فصلنامه سرامیک ایران
سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 49، بهار 1396)

ریخته گری ژله ای روش شکل دهی نوینی است که در سرامیک های کاربردی با عملکرد بالا اهمیت قابل توجهی دارد. عمده ترین علل اهمیت آن، اقتصادی بودن، عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و توانایی شکل دهی اشکال پیچیده است که با روش های دیگر سخت و گاهی امکان ناپذیر است. در این پژوهش به بررسی روش شکل دهی بدنه های سرامیکی کربنی، کاربید بور و کاربید سیلیسیم با روش ریخته گری ژله ای پرداخته شده و عوامل موثر بر آن و نتایج عملی روش مذکور و مقایسه ی آن با روش های دیگر و مزایا و معایب آن ارائه شده است. در بدنه های کربنی، پس از بهینه سازی مقادیر مونومر، بدنه ای با 5/62% وزنی کربن با شکل پیچیده با موفقیت ساخته شده است. مقدار بالای جامد مورد استفاده، در افزایش چگالی و استحکام و کاهش انقباض بدنه های سینتر شده موثر می باشد. برای بدنه های کاربید بور، دانسیته های نسبی 90% برای قطعات ریخته گری ژله ای شده به دست آمده است. در ریخته گری ژله ای بدنه های SiC، سوسپانسیون های پایدار و یکنواخت SiC با میزان 50% حجمی پودر SiC ساخته شده است. سوسپانسیون پس از ژل شدن به صورت بدنه ی خام چگال با کیفیت بالا درمی آید. تصاویر SEM تمام نمونه ها، از همگنی مناسب آن ها حکایت دارند که نشان گر موفق بودن این روش در ساخت بدنه های با اشکال پیچیده می باشد.

اکسید آهن دوظرفیتی (FeO) که در مگنتیت وجود دارد، باید در گندله سازی اکسید شده و به اکسید آهن سه ظرفیتی یعنی هماتیت تبدیل شود. برای اندازه گیری اکسید آهن دو ظرفیتی موجود در گندله، روش های شیمی تر معمول است. این روش ها وقت گیر، مخرب و دارای جنبه های محیط زیستی است. همچنین با توجه به مقدار کم FeO موجود در ترکیب، روش شیمیایی دارای خطای قابل ملاحظه است. روش مغناطیسی با توجه به تفاوت در خاصیت اشباع مغناطیسی مگنتیت و هماتیت مورد مطالعه قرار گرفت، نمونه آزمایشی دستگاه اندازه گیر مغنایسی FeO ساخته شد، بررسی های اولیه انجام شد و در نهایت، دستگاه با ویژگی های منحصر به فرد ساخته شد. آزمایش های تکرار پذیری مختلف و مقایسه های بین آزمایشگاهی انجام شد. بررسی های آماری نشان داد دستگاه اندازه گیر FeO به روش مغناطیسی دارای صحت و دقت مناسب است. همچنین سرعت بالاتر و هزینه کمتر، نشاندهنده دستگاهی قابل قبول است که برای اولین بار در فولاد مبارکه اصفهان ساخته شده است.

در این پژوهش به بررسی تاثیر نوع ماسه قالب گیری بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد هایپریوتکتوئید هادفیلد پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا سه مدل دیسکی شکل از جنس آلومینیوم تهیه شد. سپس برای قالب گیری از ماسه های الیوینی، کرومیتی و سیلیسی استفاده گردید. در هنگام ذوب ریزی، دمای ریخته گری C°1450 برای هر سه قالب در نظر گرفته و مذاب مورد نظر توسط کوره القایی بدون هسته تهیه شد. سپس برای بررسی ریزساختار نمونه ها از میکروسکوپ نوری، برای بررسی سختی آنها از سختی سنجی به روش ویکرز، برای بررسی چقرمگی از آزمایش ضربه شارپی و برای بررسی مقاومت به سایش از آزمایش پین روی دیسک استفاده گردید. نتایج نشان داد که قطعه ی ریخته گری شده در قالب ماسه کرومیتی نسبت به قطعات ریخته گری شده در قالب های ماسه سیلیسی و الیوینی از کمترین میزان رسوب کاربیدی، سختی و مقاومت به سایش برخوردار بوده و در عوض از بالاترین چقرمگی برخوردار است. زیرا ماسه کرومیتی از نرخ انتقال حرارت بالاتری برخوردار بوده و همین موضوع احتمال تشکیل فازهای ثانویه را کم کرده بود.

دی-سیلساید مولیبدن دارای نقطه ذوبی در حدود oC 2030 است و به عنوان گزینه مناسبی جهت کاربردهای دمای بالا است. همچنین این ماده مقاومت عالی در برابر خوردگی و اکسیداسیون داشته و جهت کاربرد در محیط های خورنده توصیه شده است. مواد پایه MoSi2 در صنایع زیادی به کار گرفته شده است که این کاربردها از خواص مکانیکی دمای بالای این ماده با ترکیبی از دیگر خواص از قبیل هدایت الکتریکی، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون ناشی می شود. اثر SiC و B4C بر زمینه MoSi2 بر روی میکروساختار و خواص مکانیکی در دمای اتاق بررسی شده است. ضرائب انبساط حرارتی آنها (CTE) نیز تا دمای 1200oC به وسیله آنالیز حرارتی مکانیکی (TMA) ارزیابی شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که فاز تقویت شده Mo2B5 در کامپوزیت MoSi2/SiC/B4C به روش پرس گرم تهیه شده شکل گرفته شده است. هم فاز Mo2B5 و هم فاز SiC رفتار مکانیکی MoSi2 را به طور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشند. علاوه بر آن، میزان SiC تا حد 40% حجمی می تواند به کامپوزیت MoSi2 همراه با B4C اضافه شود. در نتیجه، کامپوزیت MoSi2/SiC/B4C به صورت هموژن و چگال بدست می آید که متعاقبا استحکام خمشی و چقرمگی شکست بالایی دارد. در عین حال، ضریب انبساط حرارتی (CTE) کامپوزیت به صورت خطی با افزایش میزان SiC کاهش می یابد و زمانی که تا 40% حجمی SiC اضافه می شود، CTE کامپوزیت نسبت به MoSi2 خالص 21% افزایش می یابد. کامپوزیت MoSi2/SiC/B4C یک سیستم بسیار مهم برای توسعه کاربردهای جدید در دماهای بالا است به خصوص جهت استفاده در کاربردهای پوششی دما بالا.

در طی چندسال گذشته، جوامع علمی و صنعت پوشش دهی دنیا، با سطوح و پوشش های ابرآبگریز مبتنی بر پلیمر/اکسید همراه با خواص استثنایی و منحصربفرد دفع آب آشنا گشته است. فیلم های ویدئویی آنلاین، تخیلات عمومی را با استفاده از به تصویرکشیدن راه رفتن مردم از میان گودال های گل و لای بدون مرطوب یا گلی شدن کفش های تنیس آن ها و به پرواز درآمدن واقعی آب از روی سطوح پوشش داده شده نشان داده است. در این تحقیق، به مبانی پایه ای رفتار ابرآبگریز همچنین بحث و توضیح در خصوص آخرین پیشرفت ها و تحولات مربوط به فناوری های ابرآبگریزی پرداخته شده است. از آنجاییکه سطوح و پوشش های ابرآبگریز، توانایی ایجاد تغییرات پایه ای و اساسی در چگونگی واکنش آب با این سطوح را دارد و این حقیقت که زمین یک دنیای آبی است، به طور قانونی و مشروع می توان گفت که این فناوری این قابلیت را دارد تا به معنای واقعی، دنیا را تغییر دهد. در این تحقیق محدودیت ها و سوابق تاریخی مربوط به سطوح و پوشش های ابرآب گریز، مورد توجه قرار گرفته است. از سوی دیگر، تحولات و پیشرفت های موجود در فناوری های سطوح و پوشش های ابرآبگریز در قالب چهار وجه مختلف از تحقیقات پایه ای هدایت شده مربوط به ساختارهای ابر آب گریز در دانشگاه ها، آزمایشگاه های ملی و مراکز تحقیقاتی مختلف آغاز و به وجه چهارم آن یعنی توسعه قابلیت تجاری (پایداری) لایه های نازک نوری ابر آب گریز ارائه می گردد. در پایان نیز کاربردهای مختلف سطوح و پوشش های ابرآبگریز مورد اشاره قرار گرفته است.