بخشی از مقاله
چکیده
جهت ساخت سرامیک های نانو و میکرو بلوری یک دستگاه پرس گرم راه اندازی شد که قابلیت اعمال فشار 55 - 5 /5 GPaهزار اتمسفر - را در دمای 700 درجه سانتی گراد دارد. نمونه های سرامیکی قرصهایی به قطر 6 mm هستند. می توان با بهینه سازی پرس ، قطر نمونه ها و ماکزیمم فشار و دما را افزایش داد.
مقدمه
سرامیکهای شفاف نوری، موادی شامل دانه های کریستالی کوچک اند که برای رشد ریز کریستالهای خوددر، دمایی دقیقاً زیر دمای نقطه ذوب، گرم شده اند.[1] با استفاده از انواع پرس گرم، امکان تولید سرامیک های شفاف میکرو ساختاری و نانو ساختاری که مزیتهای بسیاری بر تک بلورهای نظیر خود دارند، به وجود آمده است . با توجه به محدوده فشار و دمایی که برای تولید سرامیک های شفاف میکرو ساختاری و نانو ساختاری لازم است می توان پرس های گرم مورد نیاز را به این صورت دسته بندی کرد:
الف - پرسهایی که فشاری کمتر از 200MPa و بیشینه دمای اعمالی آن زیر1000 ◦C می باشد. این نوع از پرسها برای ساخت سرامیکهای میکرو کریستالی شفاف جهت کاربردهای لیزری، تبدیل فرکانس، لنز های ضد خش و نیز ساخت مخروط دهانه موشک ها و پنجره هواپیماهای جنگی کاربرد دارد. 1]و[2
ب - پرسهایی باقابلیت اعمال فشاری بین1/5 الی 8 GPa - تقریبا 27 برابر تحمل فولاد - در دمایی تا حد .1000◦C این نوع
پرس که در 10 سال اخیر ساخته شده جدیداً برای ساخت نانو سرامیکهای شفاف به کار می رود 3].و[4 تصویر قرصهای تهیه شده از این روش در شکل 1 آمده است. هنگام استفاده از این نوع پرس گرم، دما باید بین0/2 تا 0/6 دمای ذوب باشد.[5]
ج - پرسهای که برای ساخت سرامیکهای کریستالی شفاف از تک بلورها - به روش رشد کریستال حالت جامد ، موسوم به - SSCG به کار می روند. فشار اعمالی این نوع از پرس های گرم کمتر از 300 MPa بوده و باید قابلی ت اعمال دمایی بالاتر از1000◦C را دارا باشند. سرعت رشد در این روش در حدود یک میلیمتر بر ساعت است. [6] پرسهای گرم موجود در کشور غالبا از نوع اول و سوم می باشند ولی پرس گرم طراحی شده که فشاری در حدود 17 برابر تحمل فولاد را در دمایی حدود 700 درجه اعمال می کند از نوع دوم است و می تواند برای تولید نانو سرامیک هایی مورد بهره برداری قرار گیرد که در محدوده فع الیت دستگاه، شفاف می گردند - مانند نانوسرامیک شفاف - [7] MgAl2O4 از کاربردهای دستگاه ساخته شده می توان به موارد زیر اشاره کرد :
-1ساخت نانو سرامیک های شفاف -2 ساخت ماده فعال لیزرهای پرتوان و قطعات اپتیکی تبدیل کننده فرکانس -3 ساخت مواد پیشرفته ی فرو مغناطیس و فرو الکتریک -4 ساخت سنسورهای بیولوژیکی و غیربیولوژیکی-5 ساخت مواد پیشرفته کامپوزیتی و پلیمری-6 تبدیل ساختار مواد -7تهیه قرص های مواد مختلف جهت آنالیز در آزمایشگاه ها. لازم به ذکر است در فشارها و دماهای بالا موارد ذکر شده با کیفیت بهتر و هزینه و زمان کمتر قابل دسترسی است. در این مقاله گزارشی از نحوه ساخت دستگاه پرس گرمی که به منظور تولید سرامیکهای شفاف طراحی گردیده به همراه گزارشی از سرامیک ساخته شده به وسیله این دستگاه ارائه می گردد.
روش تجربی
دستگاهی که ساخته شده نوعی پرس گرم است و تصویر آن در شکل های 3و4 نشان داده شده است. این دستگاه قابلیت اعمال فشارهای گوناگون را در دماهای مختلف - بر نمونه های قرصی شکل به قطر6 mm و ضخامت دلخواه - دارد. این دستگاه از مجموعه ی قطعات زیر تشکیل شده است : الف - پرس هیدرولیک، که کار اعمال فشار اولیه را بر قطعه سمبه و ماتریس بر عهده دارد. ب - سمبه و ماتریس که وظیفه اعمال فشار و گرمادهی به نمونه را بر عهده دارد . نمونه ای که باید تحت فشار و حرارت بالا قرار گیرد به صورت پودر یا قرص درون سمبه و ماتریس قرار می گیرد. قطعات سمبه و ماتریس به خاطر ویژگی های جنس به کار گرفته شده قابلیت تحمل فشار و حرارت بالا را دارد.
