فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال هفتم شماره 1 (بهار 1397)

نشریه علم و مهندسی سرامیک
سال هفتم شماره 1 (بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/03/12
  • تعداد عناوین: 7
|
  • هاجر احمدی مقدم، محمدحسین پایدار * صفحات 1-9
    سرامیک سدیم بتا آلومینا با خاصیت هادی یون سدیم به عنوان الکترولیت در باتری های سدیم سولفور استفاده می شود. دست یابی به الکترولیتی با هدایت یونی و خواص مکانیکی مناسب در طی فرآیند ساخت اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، تاثیر استفاده همزمان از دو افزودنی شامل زیرکونیای پایدار شده به صورت جزئی با ایتریم و اکسید نایوبیوم بر خواص سرامیک سدیم بتا آلومینا مورد بررسی قرار گرفته است. پودر سدیم بتا آلومینا با روش حالت جامد زتا سنتز گردید و نمونه های دیسکی شکل با روش پرس تک محوره تهیه گردید. از پراش پرتو اشعه ایکس برای بررسی فازها، میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه ریز ساختار نمونه ها، تست حلقه بر روی حلقه برای اندازه گیری استحکام شکست و از امپدانس برای اندازه گیری هدایت یونی استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که هدایت یونی و استحکام شکست سرامیک سدیم بتا آلومینا در حضور این دو افزدونی بهبود یافته است. افزایش هدایت یونی را می توان به افزایش دانسیته و یکنواختی ریز ساختار نسبت داد. حضور ذرات زیرکونیای پایدار شده با ایتریم به دلیل ایجاد ممانعت برای رشد ترک، منجر به بهبود خواص مکانیکی این الکترولیت می شود.
    کلیدواژگان: سدیم بتا آلومینا، افزودنی ها، ریز ساختار، هدایت یونی، استحکام
  • رضا احمدی *، داود یارعلی، زهرا عیوضی صفحات 11-24
    در پژوهش حاضر نانوذرات اکسید مس به روش انفجار الکتریکی مس تهیه و به روش های XRD، SEM،FT-IR وUV-Vis Spectroscopy مطالعه شدند. این روش امکان تهیه نانوذرات اکسیدی و فلزی با نرخ تولید بالا و فعالیت سطحی زیاد را فراهم می آورد. اثر شدت جریان اعمالی و استفاده از سورفکتانت بر اندازه، ترکیب شیمیایی و نسبت فاز اکسیدی و فلزی بررسی شد. نتایج حاصل نشان داد در شرایط مختلف آزمایش، نانوذرات کروی و شبه کروی با اندازه میانگین ذرات 5/24 تا 3/60 نانومتر به روش انفجار الکتریکی سیم تشکیل شدند. با افزایش شدت جریان اعمالی و مقدار سورفکتانت اندازه نانوذرات کاهش یافت. همچنین با افزایش مقدار سورفکتانت نسبت فاز اکسیدی افزایش یافت که احتمالا به دلیل ترکیب اکسیژن ناشی از تبخیر و تجزیه مولکول های سورفکتانت با اتم مس است. فعالیتضدباکتری نانوذرات علیه باکتری اشرشیاکولی با استفاده از غلظت های مختلف نانوذرات اکسید مس به روش تعیین چگالی نوری بررسی شد. نتایج نشان دادند که این خاصیت با افزایش غلظت نانوذره در محیط مایع و کاهش متوسط اندازه دانه، افزایش می یابد. به منظور بررسی خواص ضد باکتری نانوذرات، نمونه های با غلظت های مختلف نانوذرات به محیط کشت باکتریE. coli اضافه شد و تعداد باکتری های زنده نسبت به نمونه شاهد مقایسه شد. نتایج نشان می دهند که خاصیت ضدباکتری با کاهش اندازه ذرات، افزایش سطح تماس نانوذرات با باکتری و افزایش غلظت افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: نانوذرات اکسید مس، انفجار الکتریکی سیم، سورفکتانت، خاصیت آنتی باکتریال
  • نازنین محمدی ظلانی* ، بابک مزینانی، مسعود سکاکی صفحات 25-35
    در این پژوهش نانوکامپوزیت مزوپور اکسید تیتانیوم- اکسید روی آلاییده شده با نقره (TiO2-ZnO-5%Ag) به روش هیدروترمال سنتز و تهیه گردید. از تیتانیوم سولفات، نیترات روی 6 آبه و نیترات نقره به ترتیب به عنوان پیش ماده اکسید تیتانیوم، اکسید روی و نقره استفاده شد. جهت شناسایی فازهای تشکیل شده از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده گردید. همچنین جهت مشخصه یابی نانوذرات از طیف سنجی مرئی- فرابنفش (UV-Vis) ، توزیع انرژی پرتو ایکس (EDS) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) ، ایزوترم جذب– واجذب نیتروژن استفاده شد. فوتوکاتالیست تهیه شده جهت تخریب متیلن بلو به عنوان مدلی از آلاینده ی آلی، تحت تابش دهی اشعه فرابنفش و نور مرئی به کار گرفته شد. نتایج آنالیز XRD،EDX و Map، حضور اکسید روی، اکسید تیتانیوم و نقره را در نانوکامپوزیت بعد از کلسینه کردن در دمای C 400 تاییدکرد، همچنین فعالیت فوتوکاتالیستی کامپوزیت TiO2-ZnO- 5%Ag با نمونه تجاری اکسید تیتانیوم دگوسا ((P25 و نانو کامپوزیت TiO2-ZnO مقایسه گردید. بالاترین درصد تخریب آلاینده تحت نور مرئی توسط نمونه مزوپور TiO2-ZnO-5%Ag مشاهده شد.
    کلیدواژگان: اکسید تیتانیوم- اکسید روی- نقره، نانوکامپوزیت، مزوپور، متیلن بلو، فوتوکاتالیست
  • وحید امیرزاده فتوت* ، یوسف هاتفی صفحات 37-51
    در این کار ابتدا نانو پودر Y2O3آلائیده به یون Nd2O3 به میزان 1، 1. 5 و 2 درصد مولی توسط بال میل به مدت 20 ساعت تهیه شد، اندازه ذرات به طور معنی داری به 92. 3 نانومتر کاهش یافت. نمونه دیسکی سرامیک شفاف ایتریا خالص آلائیده به نئودمیوم که به عنوان محیط فعال لیزری در لیزرهای قدرت کاربرد دارد با استفاده از تف جوشی جرقه پلاسمایی با نرخ گرمایش 100 درجه سانتیگراد بر دقیقه در دمای 1400 درجه سانتیگراد به مدت 15 دقیقه با فشار 70 مگاپاسکال ساخته شد. نمونه دیسکی سرامیک شفافیت Nd: Y2O3 به طور قابل توجهی در طول موج مریی افزایش یافت. همچنین بالاترین میزان عبورسرامیک شفاف Nd: Y2O3 به ضخامت 2. 5 میلیمتر در طول موج 5 میکرومتر به 83 درصد رسید که بسیار نزدیک به مقدار تئوری ایتریا آلائیده به نئودمیوم بوده است.
    کلیدواژگان: سرامیک شفاف، نمونه دیسکی ایتریا آلائیده به ایتریم، SPS، سختی و عبور
  • محمد هفتنی* ، مینا سعیدی حیدری، جلال الدین قضاوتی صفحات 53-69
    در این تحقیق تاثیر زمان آبکاری بر پوشش دهی پودر SiC به روش الکترولس نیکل – بور در سه دمای 75، 85 و 95 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی ریزساختار و مورفولوژی پودر های SiC پوشش داده شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر EDS استفاده شد و به منظور تعیین ترکیب و فازهای موجود در پودرهای SiC پوشش داده شده دستگاه پراش پرتو ایکس مورد استفاده قرار گرفت. در فرآیند پوشش دهی الکترولس، میزان زمان و دمای حمام آبکاری الکترولس تاثیر بسیاری بر میزان پوشش و یکنواختی آن بر روی سطح ذرات SiC دارند. نتایج نشان دهنده این است که بیش ترین میزان پوشش نیکل – بور بر سطح ذرات SiC در زمان 45 دقیقه و دمای 95 درجه سانتی گراد حاصل شده است. با این حال یکنواخت ترین پوشش در زمان 30 دقیقه و دمای 85 درجه سانتی گراد به دست آمده است. آنالیز فازی نمونه های SiC پوشش داده شده نیز بیانگر آن است که در زمان 30 دقیقه آبکاری الکترولس در هر سه دمای 75، 85 و 95 درجه سانتی گراد؛ علاوه بر فاز SiC، فاز Ni نیز بر سطح ذرات SiC حضور دارد و با افزایش دما شدت پیک های Ni افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: نیکل - بور، پوشش دهی، پودر SiC، الکترولس، زمان آبکاری
  • محسن برزگر هدش ، احمدرضا محمد صفحات 71-79
    هدف از این تحقیق، ساخت پوسته تفنگ الکترونی لامپ های موج رونده حاو ی اتصالات سرامیک به فلز است. با توجه به هزینه بالای ساخت چنین قطعات اب بند به خلاء. کوچکترین اشتباه در این مسیر موجب از بین رفتن انرژی و هزینه زیادی خواهد گشت، بنابراین در ابتدا نمونه هایی آزمایشی طبق استاندارد ASTM F19 برای بررسی شرایط اتصال دهی و رسیدن به خواص استحکامی و آب بند بودن به خلاء به کمک روش قالب گیری تزریقی ساخته شدند و تحت عملیات متالایزینگ و پخت در دماهای 1500 و 1600 درجه سانتیگراد به مدت 40 دقیقه قرار گرفتند. نتایج حاصل از آزمون های کشش و نشت یابی نشان داد که در دمای1600 درجه سانتیگراد، اتصال به طور مناسبی برقرار گردیده است، به طوریکه استحکام چسبندگی اتصالات برابر 66 مگاپاسکال و میزان نشتی آنها به کمتر از 12-10> میلی بار لیتر بر ثانیه رسید. پس از حصول این نتایج، عملیات مورد نظر بر روی قطعات اصلی پوسته تفنگ الکترونی به طور موفقیت آمیزی انجام گردید.
    کلیدواژگان: تفنگ الکتروني، لامپ هاي موج رونده، اتصال سراميک به فلز، آب بندي خلاء، استحکام چسبندگي
  • وحید پویافر *، سمیه نیک مردان، محمدتقی همدانی صفحات 81-94
    در این تحقیق از فرآیند آسیای مکانیکی به عنوان یک روش بازیافتی مؤثر در جلوگیری از مصرف زاید مواد خام و انرژی، برای تولید پودر از براده های آلیاژ منیزیم AZ91D با متوسط اندازه ی (mm) 4 2 1 در آسیای گلوله ای سیاره ای استفاده گردید. پودرهای به دست آمده با 70 درصد وزنی (57 درصد حجمی) کاربید سیلیسیوم در دو اندازه ی ریز و درشت توسط همان دستگاه، آلیاژسازی مکانیکی شد. تاثیر هم زمان پارامترهای آسیا و آلیاژسازی مکانیکی (زمان، نسبت وزنی گلوله به پودر) بر پودرهای تولید شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و دستگاه سنجش اندازه ی ذرات (PSA) مورد بررسی قرار گرفت. بازدهی پودر نیز به عنوان یکی از مهمترین شاخص ها در تخمین مقدار پودر حاصل پس از آسیای گلوله ای، در پودرهای آسیا شده تعیین شد. نتایج به دست آمده نشان می دهند در فرآیند آسیای مکانیکی با انتخاب نسبت وزنی گلوله به پودر بالا می توان در زمان های آسیای پایین تری به پودر با اندازه ی ذرات ریزتر، بازدهی بیشتر و توزیع یکنواخت تر ذرات کامپوزیتی دست یافت. بهترین نتیجه در مورد آسیای مکانیکی، در شرایط 10 ساعت آسیا با نسبت وزنی گلوله به پودر 1:25 و در مورد آلیاژسازی مکانیکی، هم برای ذرات کاربید 2 میکرونی و هم 238 میکرونی، در شرایط 5 ساعت آسیا با نسبت وزنی گلوله به پودر 1:20 به دست آمد. الگوهای پراش اشعه ی ایکس (XRD) براده ها و پودر حاصل از آسیا و آلیاژسازی مکانیکی نشان دهنده ی عدم ایجاد فاز ناخواسته ای در این فرآیندها می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم AZ91D، آسیای مکانیکی براده ها، کاربید سیلیسیوم، آلیاژسازی مکانیکی
|
  • Mohamadhossein Paydar * Pages 1-9
    Sodium beta Alumina electrolyte as a sodium ion conductor is used in sodium sulfur batteries. It is important to achieve appropriate ionic conductivity and mechanical properties during the manufacturing process. For that purpose, in the present work, the effect of the simultaneous use of two additives, including yttria stabilized zirconia and niobium oxide, on the properties of sodium beta alumina ceramic has been investigated. Sodium beta powder synthesized by the solid state method and the raw samples were formed by uniaxial pressing. From X-ray diffraction analysis to study the phases, a scanning electron microscope to study the microstructure of the samples, from the ring on the ring test to measure the fracture strength and impedance for measuring ion conduction were used. The results of this study showed that the ionic conductivity and fracture strength of sodium beta-alumina ceramic have improved in the presence of these two additives. Increasing ionic conductivity can be attributed to the higher density and more uniform microstructure. The presence of yttria stabilized zirconia particles, due to the prevention of crack growth, improves the mechanical properties of this electrolyte.
    Keywords: Sodium beta alumina, Additive, Microstructure, Ionic conductivity, Strength
  • Reza Ahmadi * Pages 11-24
    In the present study, Copper Oxide nanoparticles have been synthesized via Electro-explosion of Wire (EEW) method and studied via XRD, SEM, FT-IR and UV-Vis Spectroscopy techniques. The EEW method provides a feasible way through which the oxide and metallic nanoparticles are produced with an increased productivity and a high surface chemical activity. The effect of the applied electric current and the use of surfactant on the size, chemical composition and oxide and metallic oxide ratio of the particles were investigated. The results showed that, in different situations, spherical and semi spherical nanoparticles with an average particle size of 24.5 to 60.3 nm were formed by electrical explosion of the wire. By increasing the intensity of the flow and the amount of surfactant, the size of the nanoparticles decreased. Besides, following a rise in the amount of surfactant, the oxide phase ratio increased; probably due to a reaction between the Oxygen atoms, derived from the evaporation and decomposition of the surfactant molecules, and the Copper atoms. . In order to evaluate the antibacterial effect of nanoparticles, samples containing different nanoparticles were added to the culture medium of Escherichia coli and the number of live bacteria was compared to a control sample without bacteria. The results show that, the antibacterial effect of the particles increases by decreasing the particle size, increasing the contact surface of nanoparticles-bacteria and increasing the concentration of nanoparticles.
    Keywords: Copper oxide nanoparticles, Electro explosion of wire, Surfactant, Antibacterial properties
  • Nazanin Mohamadi * Pages 25-35
    In this study, mesoporous TiO2-ZnO-5%Ag nanocomposite was prepared by a one-step hydrothermal synthesis method. Titanium sulfate, Zinc nitrate hexahydrate and silver nitrate were used as Titanium, Zinc and Silver precursors, respectively. X-ray diffraction analysis was used to identify the present phases in the structure. Also, Ultraviolet–visible spectroscopy (UV-Vis), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) and N2 adsorption–desorption have been used for the characterization of the nanoparticles. The as-prepared photocatalyst was applied under UV and visible light irradiations as a model of organic pollutant for Methylene Blue (MB) degradation The results of XRD, EDS and Map analysis confirmed the presence of Titanium dioxide, Zinc oxide and Silver phases in the nanocomposite after calcination at the temperature of 400°C. The photocatalytic activity of TiO2-ZnO-5%Ag nanocomposite was compared with the P25 (Degussa) commercial sample and TiO2-ZnO nanocomposite. The highest percent of degradation of pollutant under visible light was observed by mesoporous TiO2-ZnO-5%Ag sample.
    Keywords: ZnO -TiO2, Ag, nanocomposite, mesoporous, Methylene Blue, photocatalyst
  • Vahid Amirzadeh fatoot * Pages 37-51
    In this work, the nanoscale Y2O3 powder was prepared with Nd2O3 ion at 1, 1.5 and 2% mol by ball milling for 20 hours, the particle size decreased significantly to 92.3 nm. A transparent pure ceramic disc of pure Yttrium doped with neodymium, which is used as laser active medium in power lasers, was made by a plasma spark sintering with a heating rate of 100 °C/min at 1400 °C for 15 minutes at a pressure of 70 MPa.The sample of Nd:Y2O3 transparency ceramic disc was significantly increased at the wavelength of the lens. The highest transmittance of Nd:Y2O3 ceramic reached 83% at the wavelength of 5 μm for 2.5 mm thick,Which is very close to the value of the theory of yttria that has been dopped to neodymium.
    Keywords: Nd3+:Y2O3 ceramics, Transparent ceramic, SPS, Hardness, Transparency
  • Mohammad Hafttani * Pages 53-69
    In this study the effect of time on coating of SiC powder by electroless nickel-boron process at three temperatures of 75, 85 and 95 °C has been investigated. To study the microstructure and morphology of coated SiC powder, a scanning electron microscope equipped with an EDS analyzer was used and to determine the composition and phases of coated SiC powder, the X-ray diffraction device was used. The time and temperature of the electroless plating bath have a great influence on the amount of coating and its uniformity on the surface of SiC particles. The results show that the highest amount of nickel-boron coating on the surface of SiC particles was obtained at 45 min and 95 °C. However, the most uniform coating has been obtained at 30 min and 85 °C. Phase analysis of coated SiC samples also indicates that at the time of 30 min of electroless plating at all three temperatures of 75, 85 and 95 °C, the Ni phase also appears on the surface of the SiC particles in addition to the SiC phase and by increasing of the temperature, the intensity of Ni peaks increased.
    Keywords: Nickel - Boron_coating_SiC powder_electroless_plating time
  • Mohsen Barzagar hedesh * Pages 71-79
    This study discusses about ceramic-metal joints for electron gun shell in traveling wave tubes. Because of high cost of making such parts,the slightest mistake in this path will lead to a loss of energy and cost. Therefore, test specimens were made according to the ASTM F19 standard for investigation of the bonding conditions and vacuum sealing properties and they was subjected to metallization and sintering process at 1500 and 1600 ° C for 40 minutes. The results of tensile and leak tests showed that at 1600 ° C, The joining is established properly, so that joining Strength and helium leak rates was measured as 66 Mpa and < 1.0E-12 atm-cc/secand,respectively. After obtaining these results, the operation was successfully carried out on the main parts of the gun shell.
    Keywords: Electron gun shell, Ceramic-metal joints, Vacuum sealing, Joining Strength
  • Vahid Pouyafar * Pages 81-94
    In this research, the mechanical milling process as an effective recycling method in preventing the waste of raw materials and energy consumption was used to produce powders from the AZ91D magnesium alloy chips with average size of 4 2 1 (mm) in a planetary ball mill. The powders obtained were mechanically alloyed with 70 wt.% (57 vol.%) silicon carbide of two coarse and fine sizes by the same apparatus. The simultaneous effect of mechanical milling and alloying parameters (time, ball to powder ratio) on the produced powders were investigated by a field emission scanning electron microscopy (FESEM) and particle size analyzer (PSA). Powder yield was also determined in milled powders as one of the most important indicators to estimate the amount of powders obtained after ball milling. The results show that in the mechanical milling process, by choosing the high ball to powder ratio, smaller particle size, higher yield and more uniform distribution of composite particles can be achieved at lower milling times. The best result was obtained for the mechanical milling in the condition of 10-hour milling with a BPR 25:1, and for mechanical alloying, Both for the 2-micron and 238-micron carbide particles, in condition of 5-hour milling with a BPR 20:1. X-ray diffraction (XRD) patterns of chips and powders obtained mechanical milling and alloying indicate that there is no unwanted phase in these processes.
    Keywords: AZ91D Magnesium Alloy, Mechanical Milling of Chips, Silicon Carbide, Mechanical Alloying