پایان نامه سنتز و ارزیابی خواص بدنه های بر پایه تیالیت

پایان نامه سنتز و ارزیابی خواص بدنه های بر پایه تیالیت

مقدمه

تیالیت (AL2Tio5) ماده سرامیکی است که به وسیله واکنش حالت جامد ترکیب هم مولار Tio2و AL2O3 در محدوده دمایی 1400-1360 درجه سانتی گراد تشکیل می شود و تا بالای نقطه ذوبش (1860c) پایدار می ماند سرامیکهای بر پایه تیالیت ویژگی های خارق العاده ای دارند که آنها را برای کاربردهای مدرن به ویژه صنعت اتوموتیو مناسب می سازد. تیالیت به دلیل شوک پذیری عالی و ضریب انبساط حرارتی خیلی پایین مورد استفاده در کاربردهای دما بالا است. با این همه به دلیل دو عیبی که دارد کاربردهای صنعتی آن محدود شده است .یکی از این معایب تجزیه حرارتی تیالیت به کوراندم و روتایل در محدوده دمایی 1280-800 درجه سانتیگراد بوده و دیگری استحکام شکست خیلی پایین تیالیت که ناشی از توسعه میکروترکهای گسترده در حین سرمایش از زینترینگ تا دمای اتاق است. اکسیدهایی از قبیل ZrTio4, Fe2o3, Zro2, Mgo و مولایت جهت کنترل تجزیه تیالیت افزوده می شوند در میان این پایدارسازها Mgo و Fe2o3 میزان بالایی از پایداری فازی را در شرایط بحرانی ارائه می دهند مقاومت مکانیکی پایین با ساخت کامپوزیتهای تیالیت - زیرکونیا و کامپوزیتهای تیالیت - مولایت که با افزودن کائولن تهیه می شود افزایش داده می شود جدیدترین روش سنتز تیالیت از طریق فرایند سل - ژل صورت می گیرد که به تولید ذرات نانوی تیالیت منجر می گردد.

ساختار کریستالی تیالیت

ساختار کریستالی تیالیت با ساختار مینرال پزودوبروکیت (M³⁺₂T⁴⁺_iO⁵) ایزوموروف است و در گروه فضایی اوروتورومبیک متبلور می شود و ثوابت شبکه آن به صورت زیر است:

a = 3/591 A , b = 9/429 A , c = 9/636 A

در این ساختار هر کاتیون T⁴⁺_i-AL³⁺ به وسیله شش یون اکسیژن محاصره شده و هشت وجهی اعوجاج یافته اکسیژنی تشکیل می شود. هشت وجهی Tio6 یا ALo6 زنجیرهای دو جهته (001) را تشکیل می دهند که به طور ضعیف با اشتراک لبه ها به یکدیگر متصل می شوند.

تیالیت به دو فرم آلوتروپی α و β وجود دارد. β-AL2Tio5 فاز دما پایین و α-AL2Tio5 فاز دما بالا بوده و دمای تبدیل این دو فرم 1820c است.

ویژگی های تیالیت

تیالیت (AL2Tio5) یک ماده دیرگداز با ضریب انبساط حرارتی خیلی پایین (کمتر از سیلیس گداخته) است، که پیامد آن مقاومت به شوک حرارتی عالی بوده و این مزیت عمده تیالیت است. به علاوه، این ماده هدایت حرارتی خیلی پایین، حدوداً 1.5w/m.k و نقطه ذوب بالا، حدود 1860c دارد. مقاومت شیمیایی خوب، عایق حرارتی و مقاومت الکتریکی بالا از دیگر ویژگی های تیالیت است. ...

رفتار حرارتی تیالیت حاصل از سنتز احتراقی

بیشترین بررسی ها روی مکانیزمهای زینترینگ AT₂TiO₅ به واکنش زینترینگ تک اکسیدی ها مربوط می شود. پودرهای تولید شده در سنتز احتراقی تیتانات برای چنین بررسی هایی مناسبند. این پودرها به راحتی تولید می شوند، اندازه ذرات خیلی نرم و ترکیب مطلوب دارند. رفتار حرارتی پودرهای تیتانات تولید شده با سنتز احتراقی به وسیله DSC روی پلت های خام بررسی شد و نتیجه در شکل (موجود در پایان نامه دانلودی) نشان داده شد. بعد از دوره پایدارسازی اولیه، منحنی DSC پودر تهیه شده تنزل یکنواخت رشد دانه را نشان می دهد. پیک گرمازا در 1176C به تجزیه تیتانات تشکیل شده در طول احتراق نسبت داده می شود. این مقدار مطابق با دمایی است که سرعت تجزیه ماکزیمم است. تیتانات مجدداً در 1338C تشکیل می شود (پیک گرماگیر در منحنی DSC). حضور پیک گرماگیر مشخص یک واکنش تشکیل سریع، با گسترش فرآیند جوانه زنی به جای مکانهای ترجیحی جوانه زنی موضعی در پودرهای نرم زینتر شده را در دماهای پایین تر پیشنهاد می کند. برای تأیید تجزیه تیتانات در طول گرمایش به دمای زینترینگ، پودرهای کلسینه شده در 950 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت، که منجر به تجزیه کامل به روتایل و کوراندم می شود (شکل موجود در پایان نامه دانلودی)، به شکل پلت پرس تک محوری شدند و یک منحنی DSC جدید به دست آورده شد. ...

سرفصل مطالب پایان نامه

فصل اول: معرفی بدنه های تیالیت

فصل دوم: روشهای سنتز تیالیت

فصل سوم: پایدار سازی حرارتی تیالیت

فصل چهارم: کامپوزیتهای بر پایه تیالیت

فصل پنجم: رفتار زینترینگ تیالیت

نتایج

منابع

دارای تصاویر، نمودارها و جداول