بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، با استفاده از پودرهای هیدروکسید آلومینیم، هیدروکسید منیزیم و سیلیکاژل و بهکارگیری روش واکنش حالتجامد موفقیت سنتز سرامیک کوردیریت حاصل شد. اخراًی استفاده از روش سل-ژل برای ساخت کوردیریت از اهمیت خاصی برخوردار شده است که البته مزایایی هم داردمتناوباً. از روش واکنش حالتجامد با استفاده از مواد اولیه ناخالص مانند تالک، کائولن و... آمادهسازی میشود که اغلب نیاز به تبلور مجدد و کوئینچ مذابی - سریع سرد کردن مذاب - دارند. در این پژوهش سنتز سرامیک کوردیریت با روش واکنش حالتجامد بدون فرآیندهای تبلور مجدد و کوئینچ مذابی در دمای 1400℃انجام شد، که به دانسیته بسیار نزدیک به دانسیتهی تئوری و بدون هیچ فاز مزاحم دیگری است که کوردیریت حاصل برای ترکیب کامپوزیت سازی مناسب دیده شد.
-1 مقدمه
کوردیریت یک ترکیب سهتایی از سیستم MgO-Al2O3-SiO2، با ترکیب استوکیومتری - 225 - 2MgO.2Al2O3.5SiO2 است. کوردیریت ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد که برای برنامههای کاربردی که نیاز به مقاومت در برابر شوک حرارتی دارند ماده مطلوبی محسوب میشود. کوردیریت بهطور عمده در ساخت کاتالیزور مبدل پشتیبانی لانهزنبوری مورداستفاده در اتومبیل، کورههای خود تمیز شونده، و مبدلهای حرارتی صنعتی برای توربینهای گازی استفاده میشود. یکی دیگر از خاصیتهای کوردیریت مقاومت بالا در برابر حملهی شیمیایی است؛ که آن را برای ساخت لوله مواد شیمیایی خورنده مناسب میکند. فاز - کوردیریت بهراحتی در دماهای بین 1300 و 1400℃میتوان از واکنش حالتجامد به دست آید.
پیش سازهای معمول برای ساخت کوردیریت مصنوعی تالک، کائولن، و آلومینا هست که رابطه بین هزینه و خلوص قابل قبولی دارند..[1] سرامیکهای کوردیریت، با توجه به خواص عالی آنها، ضریب انبساط حرارتی و ثابت دیالکتریک کم و همچنین بهعنوان موادی که دارای پایداری شیمیایی و حرارتی بالا هستند بهطور گسترده در چند دهه گذشته موردمطالعه قرارگرفتهاند. این سرامیکها در زمینههای مختلف صنعتی، در برنامههای کاربردی مانند نسوز، الکتریکی، عایقهای حرارتی و یا صوتی، فیلترها، غشاءها - پوششها - ، المنتهای حرارتی، جاذب ماکروویو، جاذب امواج الکترومغناطیسی، و غیره استفاده میشوند. کوردیریت در سه پلی مورف وجود دارد:
· -کوردیریت1 یا کوردیریت بالا با ساختار هگزاگونال پایدار در دمای 1450 و 1460 ℃
· -کوردیریت یا کوردیریت پایین با ساختار اورتومبیک پایدار در دمای کمتر از 1450℃
· -کوردیریت2 که به حالت نیمه پایدار است.
Sugiura و همکاران از طریق پراش اشعه -Xضریب انبساط حرارتی کوردیریت در محورهای مختلف کریستالوگرافی را اندازهگیری کردند. دادههای مهم آنیزوتروپی آن توضیح میدهد که ضریب انبساط حرارتی کم، از طریق گسترش منفی حرارتی در امتداد محور "C" کریستالوگرافی است. این ویژگی بسیار مهم است که به کوردیریت مقاومت به شوک حرارتی بالا اعطا میکند. روشهای واکنش حالتجامد، سل-ژل و یا واکنشهای رسوب همزمانی را میتوان برای تهیه کوردیریت استفاده کرد که منجر به تولید پودری با خلوص متفاوت میشود. روش واکنش حالتجامد برای تهیه پودر کوردیریت با استفاده از پیشمواد مختلف خام خصوصیات پودر سرامیکی را بهدست میآورد که خواص آنها در پارامترهای روش مورداستفاده بستگی دارد..[2] در جدول 1 برخی از خصوصیات کوردیریت آورده شده است.
-2 سنتز کوردیریت - بهطورکلی
کارهای قابلتوجهی در فرآوری متعارف از مواد برای تولید کوردیریت گزارششده است. رایجترین روش برای سنتز کوردیریت واکنش دما بالا در حالتجامد است. سینتر پودرهای اکسیدی از طریق واکنشهای حالتجامد یا تبلور - کریستالیزاسیون - پودرهای شیشهای تابهحال جز محبوبترین روشها بوده است . [3] بااینحال، برخی مشکلات در واکنش حالتجامد وجود دارد، برای مثال دمای پخت و خواص مکانیکی ضعیف، که گسترهی برنامههای کاربردی آن را محدود میکند.
پس سینتر کوردیریت خالص و متراکم بدون استفاده از کمک زینترها دشوار است. یکی از راههای شیمیایی غیرمتعارف برای غلبه بر مشکلات بالا و تولید پودر کوردیریت خالص و کریستالی روش سل- ژل است. بسیاری از مؤلفان نانو کریستال کوردیریت را با استفاده از روش سل-ژل به دست آوردند. کار گستردهای نیز توسط بسیاری از نویسندگان در استفاده از منابع معدنی طبیعی بهعنوان ماده خام برای تهیه کوردیریت انجامشده است. در این میان، مخلوط زیر در آمادهسازی کوردیریت بهدستآمده است:
· ترکیبات ساده مانند اکسیدها و هیدروکسیدهای و کربناتها
· ترکیبات دوتایی مانند خاک رس، تالک، سپیولیت، اسپینل، مولایت، فورستریت
· ترکیبات سهتایی - شامل MgO SiO2 Al2O3 همه باهم - مانند کلرید
Yamuna و همکاران قابلیتهای کوردیریت مبتنی بر کائولن بهعنوان کاتالیزور در کنترل آلودگی هوا را موردمطالعه قراردادند. آنها با استفاده از آنالیزهای فیزیکی، مکانیکی، حرارتی و ریزساختاری مختلف هر دو روش معمولی و سل-ژل و همچنین ارزیابی ویژگیها کارکردند. درنهایت مخلوط محتوی ذرات ریز - μ40> - کائولن و تالک، پس از 24 ساعت بالمیل و فشردهسازی - پرس - در 1350℃/3ℎ سینتر شد، کوردیریت تک فاز داد و ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت فشاری خوب و همچنین قابلیت اکسترود خوبی برای تولید سازههای لانهزنبوری ارائه داد Ogiewara .[4] و همکارانش با روش تفجوشی حالتجامد در 1430℃ موفق به تولید کوردیریت از مواد اکسیدی تک فاز شدند، که دستیابی به دانسیته %98 تئوری، چقرمگی 3/5 Mpa.m1/2 و ضریب انبساط حرارتی 1/8×10-6/K ازجمله دستاوردهایوی و همکارانش بود.کوردیریت سنتز شدهِ آنها همچنین دارای ثابت دی الکتریک 4/8 تا 5/2 بین محدودهی 1MHz تا 1GHz و کاهش تلفات تانژانت کوچکتر از 6×10-3 بود .[6]
