بخشی از مقاله
چکیده
به منظور ایجاد شیشه با دمای ذوب زیر 1200°Cو سپس تولید شیشه سرامیک، سه نمونه شیشه به روش ذوب کورهای ساخته شد. در نمونه شیشه اول با ترکیب 40P2O5–25B2O3–10Fe2O3–20Na2O–5SiO2 - درصد مولی - دمای گذار با استفاده از روش آنالیز حرارتی تفاضلی - - DTA، 540°C به دست آمد. سپس در دمایی بالاتر از دمای گذار و 10°C بالاتر از دمای نرم شدگی تجربی یعنی در دمای 680°C و به مدت 4/5 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. نمونه شیشه دوم با ترکیب 35P2O5–25B2O3–20Fe2O3– 15Na2O–5SiO2 - درصد مولی - نیز ساخته شد و در دمای 680°C و به مدت 4/5 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفت.
نمونه شیشه سوم 30P2O5–25B2O3–30Fe2O3–10Na2O–5SiO2 - درصد مولی - نیز ساخته شد و در دمای 10°C - 690°C بالاتر از دمای نرم شدگی تجربی این ترکیب - و به مدت 2/5 و 5 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. شناسایی فازهای تشکیل شده، توسط پراش پرتو ایکس و اندازهگیری خواص مغناطیسی به وسیله مغناطیسسنج نمونه ارتعاشی - VSM - انجام شده است. الگوی پراش پرتوی ایکس ، این شیشهسرامیکها تبلور برخی فازهای سیلیکاتی، بوراتی و فسفاتی را نشان داد. مغناطیسسنجی هر سه این شیشه سرامیکها، بیانگر خاصیت پارامغناطیسی آنها است. در نتیجه افزایش Fe2O3 و کاهش Na2O در این نمونه شیشه سرامیکها نتوانست باعث ایجاد فازهای مغناطیسی مانند مگنتیت شود.
مقدمه
شیشههای حاوی اکسیدهای دربردارنده آهن به دلیل مغناطیس جالبشان مورد توجه هستند و با بلوری شدن کنترل شده این شیشهها میتوان شیشه سرامیکهایی با درجه لازم از خواص مغناطیسی تولید کرد2]و.[1 نانوذرات شیشه سرامیکهای مغناطیسی زیست فعال در گرما درمانی1 در درمان سرطان استخوان مورد استفاده قرار میگیرند 4]و.[3 اوه2 و همکاران - 2001 - ، شیشه سرامیک فریمغناطیس با ترکیب - 40Fe2O3- - 1B2O3/P2O5 30CaO- 30SiO2 - درصد وزنی - را مورد بررسی قرار دادند.
آنها دریافتند که وجود B2O3 یا P2O5 میتواند باعث بهبود قابلیت تبلور بلورهای مگنتیت و مانع رشد دیگر فازهای بلوری شود.[5] واهاک مارقوسیان و همکاران - - 2011، نمونه با ترکیب 10Na2O-15CaO-34Fe2O3-30B2O3-10SiO2-1ZnO را ایجاد کردند ولی با وجود سرد کردن سریع مذاب، فاز مگنتیت در آن ایجاد شد. آن ها با کاهش مقدار Fe2O3 و افزایش Na2O مانع ایجاد فاز مگنتیت در هنگام سرد کردن شیشه شدند.
بنابراین شیشه با ترکیب 35Na2O-24Fe2O3-20B2O3-20SiO2-1ZnO را ایجاد کردند و آمورف شد. سپس نمونه را در سه دماهای مختلف در بستر گرافیت تحت عملیات حرارتی قرار دادند. این کار به تبلور مگنتیت به عنوان تنها فاز عمده بلوری منجر شد .[6] در این پژوهش هدف آن است که ترکیب مواد به گونهای انتخاب شود که دمای ذوب برای تهیه شیشه به زیر 1200œC کاهش یابد و سپس وجود یا عدم وجود فازهای فری مغناطیس در شیشه سرامیک ایجاد شده بررسی شود.
فعالیت تجربی
برای تهیه شیشه پایه با ترکیب , - 10 +2x - Fe2O3, 5SiO2 - x = 0, 5, 10 - - 40 - x - P2O5 , 25 B2O3 , - 20 - x - Na 2O - درصد وزنی - از اکسید آهن -Fe2O3 - - ، اسید بوریک - H3BO3 - 1 Hyperthermia 2 Oh ، سدیم کربنات - Na2CO3 - ، SiO2 و P2O5 استفاده شد. مواد، با ترازو با دقت 0/01 گرم توزین شد. سپس در بوته آلومینا روی شعله گاز برای یک ساعت حرارت دهی شد و مواد هم زده شد تا بخارات آن خارج شود و در کوره سرریز نشود.
سپس در کوره با دمای 900°C قرار داده شد و هر 15 دقیقه درب کوره باز و مواد هم زده شد. پس از سه بار هم زدن دمای کوره تا 1120°C بالا برده شد و مواد نیم ساعت در این دما ماند. مذاب روی سنگ گرانیت به صورت قرصهای کوچک به قطر تقریباً یک سانتیمتر تخلیه شد. سپس بازپخت شیشه برای تولید شیشه سرامیک انجام شد. بررسی فازهای تشکیل شده توسط دستگاه پراش پرتو ایکس واقع در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه سیستان و بلوچستان انجام شد. همچنین از دستگاه آنالیز حرارتی تفاضلی ساخت شرکت تجهیزات سازان پیشتاز مدل - TA-1A - دانشگاه فردوسی مشهد و نیز از مغناطیسسنج نمونه ارتعاشی ساخت شرکت مغناطیس دقیق کویر با دقت 0/001 - Oe - در دانشگاه سیستان و بلوچستان استفاده شد.
نتایج و بحث
آنالیز حرارتی تفاضلی به منظور تعیین دمای گذار نمونه شیشه با 10 درصد اکسید آهن انجام شد و با توجه به نمودار آنالیز حرارتی تفاضلی - DTA - ، شکل1، دمای گذار حدود 540œC تعیین شد و در 650œC قلهای در بالاتر از دمای گذار مشاهده میشود که دمای بلوری شدن را نشان میدهد و میتوان بازپخت را در آن دما انجام داد. برای تعیین دمای بازپخت میتوان از روش تجربی نیز استفاده کرد و دمای نرم شدگی شیشه را به دست آورد و حدود 10 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای نرم شدگی بازپخت را انجام داد.
