جستجو در تالارهای گفتگو

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری پژوهشگران دانشگاه آزاد واحد نجف آباد با طراحی یک سیستم سنتز و پخت مناسب، به ساخت یک کامپوزیت پایه سرامیکی آلومینایی با چقرمگی و استحکام بالا دست پیدا کردند. به گزارش ایسنا به نقل از ستاد نانو، کامپوزیت‌های سرامیک و آلومینا با استفاده از سرامیک‌هایی با اندازه نانو تقویت می‌شوند که امروزه به دلیل خواص مناسب و پتانسیل کاربردی فراوان مورد توجه قرار گرفته است. به گزارش برخی محققان پراکنش مناسب فاز دوم (نانوذرات) با ضریب انبساط حرارتی پایین‌تراز زمینه باعث افزایش خواص مکانیکی مواد سرامیکی می‌شود. از این رو SiC‌ها به علت ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی بالا و واکنش پذیری پایین می‌تواند به عنوان یک تقویت‌کننده مناسب معرفی شود. اختلاط این مواد برای تهیه نانوکامپوزیت قبلا از روش‌های پخت دماپایین، پخت فشار داغ یا جرقه پلاسما و... صورت می‌گرفت. دکتر احسان طاهری نساج از دانشگاه تربیت مدرس، با بیان این که نتایج به‌ دست آمده از این تحقیق می‌تواند در صنایع هوا-فضا مورد استفاده قرار بگیرد، اظهار کرد: این تحقیق به روش سل ژل و با مواد اولیه تحقیق AlCl3.6H2O، TEOS، ساکاروز و B2O3 انجام شد. سپس این مواد به صورت کامپوزیت Al2O3-SiC در دمای 1600 درجه سانتیگراد سنتز و سپس در دمای 1700 درجه پخت شدند. سپس ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه بررسی شد. وی افزود: طراحی سیستم اتمسفر کنترل که بتواند گازهای احیاء‌کننده Ar + H2 را به محل واکنش برده و فرآیند سنتز و سپس پخت تحت آن دو گاز صورت گیرد، از نمونه ویژگی‌های این طرح است. وی تصریح کرد: افزایش چقرمگی، استحکام و سختی در قطعات آلومینایی و محتمل‌ترین مکانیزم‌های آن توزیع ذرات نانو سایز SiC در داخل دانه‌های آلفا آلومینا و نیز جلوگیری از رشد دانه‌های آلومینا به علت وجود ذرات ریز و نانو سایز SiC از جمله خواصی است که به علت استفاده از فناوری نانو در این تحقیقات به‌ دست آمده است. نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر احسان طاهری نساج دکترای مهندسی مواد از دانشگاه تربیت مدرس، مهندس سمیه رسولی کارشناس ارشد مهندسی مواد و دکتر سید علی حسن زاده دکترای مهندسی مواد دانشگاه آزاد نجف آباد صورت گرفته، در مجله Ceramics International منتشرشده است. منبع: مجله بسپار

محققان موفق به تولید نانو الیاف اکسید آلومینیوم شدند که در صورت افزوده شدن به پلیمر ها خواص آنها را بهبود می بخشد. این محصول جدید به نام تجاری NAFEN توسط محققان شرکت ای ان اف تکنولوژی در کشور انگلیستان تولید شده است. شرکت ای ان اف تکنولوژی، اولین تولید کننده نانو الیاف های آلومینیومی با درجه عالی با نام تجاریNAFEN است که قرار است محصولات خود را به صورت تجاری در مقیاس صنعتی به بازار عرضه کند. این شرکت اعلام کرده که در همایش Advancement of Material and Process Engineering که در لانگ بیچ کالیفرنیا برگزار می شود، شرکت خواهد کرد. در این همایش بیش از 5000 نفر از حوزه های مختلف مواد پیشرفته شرکت خواهند کرد. شرکت ای ان اف تکنولوژی قصد دارد اطلاغاتی عملی دربارۀ NAFEN که اخیرا توسط موسسه تحقیقات پلیمر فرانهوفر، دانشگاه مسکو و دانشگاه کارولینای جنوبی بدست آورده در این همایش ارائه کند. این موسسه عملکرد NAFEN را در شرایط محیطی بسیار سخت مورد آزمایش قرار داده است، آنها روی مواد ویژه ای نظیر رزین اپوکسی و کامپوزیت های ماتریس پلیمری متمرکز شده اند. برخی از نتایج عملکرد آزمون های مکانیکی این محصول عبارت است از این که: رسانایی گرمایی اپوکسی در 30 W/m*K اندازه گیری شد، نتایج نشان داد که این مقدار بالاتر از محدوده استاندارد اپوکسی بدون ماده افزودنی است. یک درصد از NAFEN به این اپوکسی اضافه شد که این کار موجب افزایش قدرت مقاومت در برابر شکست به میزان 30 درصد می شود. افزایش قدرت آن به معنای بهبود مقاومت اصطکاکی و برشی در اپوکسی ها و چسب ها می شود در صورت افزودن 2 درصد از NAFEN به پلی وینیل بوتیرال، مقاومت کششی آن بیش از صد در صد افزایش خواهد یافت. این پلیمر به وفور در صنایع هوا وفضا و تولید شیشه های شفاف مستحکم استفاده می شود. این ماده به صورت یکنواخت در پلیمر پراکنده می شود که این موضوع اهمیت زیادی دارد، در صورت عدم پخش یکنواخت نقاط ضعفی در سامانه ایجاد می شود. NAFEN آلومینای خالص است که می توان از آن به عنوان افزودنی در افزایش عوامل بحرانی محصولات نظیر مقاومت حرارتی، تابشی و شیمیایی، مقاومت کششی و چسبندگی استفتده کرد. آلومینای NAFEN که به صورت نانو الیاف است به عنوان عنصر تقویت کننده عمل کرده که برای حا برخی از معضلات صنعتی مناسب است. NAFEN در صورت وارد شدن به یک محصول می تواند عمر آن را افزایش داده، هزینه نگه داری محصول را کاهش دهد. منبع : پینا

به مواد معمولاً جامدي که بخش عمدهٔ تشکيل دهندهٔ آنها غيرفلزي و غيرآلي باشد، سراميک گفته مي‌شود. اين تعريف نه‌تنها سفالينه ها، پرسلان(چيني)، ديرگدازها،محصولات رسي سازه‌اي، ساينده‌ها، سيمان و شيشه را در بر مي‌گيرد، بلکه شامل آهنرباهاي سراميکي، لعاب‌ها، فروالکتريک‌ها، شيشه-سراميک‌ها، سوخت‌هاي هسته‌اي و... نيز مي‌شود. برخي‌ها آغاز استفاده و ساخت سراميک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. مي‌دانند در حالي که برخي ديگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نيز دانسته‌اند. ولي در کل اکثريت تاريخنگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند. (بديهي است که اين تاريخ مربوط به سراميک‌هاي سنتي است.) واژهٔ سراميک از واژهٔ يوناني کراموس گرفته شده‌است که به معني سفال يا شيء پخته‌شده‌است. ◄ طبقه‌بندي سراميک‌ها: سراميک‌ها از لحاظ ساختار شيميايي به شکل زير طبقه‌بندي مي‌شوند: • سراميک‌هاي سنتي(سيليکاتي) • سراميک‌هاي مدرن(مهندسي) اکسيدي غير اکسيدي سراميک‌هاي اکسيدي را از لحاظ ساختار فيزيکي مي‌توان به شکل زير طبقه‌بندي کرد: • سراميک‌هاي مدرن مونوليتيک (يکپارچه) • سراميک‌هاي مدرن کامپوزيتي ◄ انواع سراميک‌ها: سراميک‌هاي سنتي: اين سراميک‌ها همان سراميک‌هاي سيليکاتي هستند. مثل کاشي، سفال، چيني، شيشه، گچ، سيمان و... سراميک‌هاي مدرن: اين فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اوليهٔ خالص و سنتزي ساخته مي‌شوند. اين نوع سراميک‌ها اکثراً در ارتباط با صنايع ديگر مطرح شده‌اند. سراميک‌هاي اکسيدي: برخي از پرکاربردترين اين نوع سراميک‌ها عبارت‌اند از: • برليا (BeO) • تيتانيا (TiO2) • آلومينا (Al2O3) • زيرکونيا (ZrO2) • منيزيا (MgO) سراميک‌هاي غيراکسيدي: اين نوع سراميک‌ها با توجه به ترکيبشان طبقه‌بندي مي‌شوند که برخي از پرکاربردترين آنها در زير آمده‌اند: 1- نيتريدها • BN • TiN • Si3N4 • GaN 2- کاربيدها • SiC • TiC • WC ◄ خواص برتر سراميک‌ها نسبت به مواد ديگر: • ديرگدازي بالا • سختي زياد • مقاومت به خوردگي بالا ◄ کاربردهاي مختلف مواد سراميکي: در زير کاربردهاي رايج مواد سراميکي به همراه چندنمونه از مواد رايج در هر کاربرد آورده شده‌است: 1- الکتريکي و مغناطيسي • عايق‌هاي ولتاژ بالا (AlN- Al2O3) • دي الکتريک (BaTiO3) • پيزوالکتريک (ZnO- SiO2) • پيروالکتريک (Pb(ZrxTi1-x)O3)) • مغناطيس نرم (Zn1-xMnxFe2O4) • مغناطيس سخت (SrO.6Fe2O3) • نيمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO2) • رساناي يوني (β-Al2O3) • تابانندهٔ الکترون (LaB6) • ابررسانا (Ba2LaCu3O7-δ) 2- سختي بالا • ابزار ساينده، ابزار برشي و ابزار سنگ‌زني (2O3TiN-Al) • مقاومت مکانيکي (SiC- Si3N4) 3- نوري • فلورسانس (Y2O3) • ترانسلوسانس(نيمه‌شفاف) (SnO2) • منحرف کنندهٔ نوري (PLZT) • بازتاب نوري (TiN) • بازتاب مادون قرمز (SnO2) • انتقال دهندهٔ نور (SiO2) 4- حرارتي • پايداري حرارتي (ThO2) • عايق حرارتي (CaO.nSiO2) رساناي حرارتي (AlN - C) 5- شيميايي و بيوشيميايي • پروتزهاي استخواني P3O12(Al2O3.Ca5(F,Cl)) • سابستريت (TiO2- SiO2) • کاتاليزور (KO2.mnAl2O3) 6- فناوري هسته‌اي • سوخت‌هاي هسته‌اي سراميکي • مواد کاهش‌دهنده‌ي انرژي نوترون • مواد کنترل کننده‌ي فعاليت راکتور • مواد محافظت کننده از راکتو

اکسید آلومینیوم (Al2O3) یک خانواده از ترکیبات غیرآلی با فرمول شیمیایی Al2O3 است. این اکسید یک اکسید آمفوتر مهم است. اکسید آلومینیوم نام های تجاری متنوعی مانند آلومینا، کوراندوم (corundum و.... دارد. نام های تجاری متنوع اکسید آلومینیوم نشان دهنده ی گستره ی وسیع استفاده از این ماده در صنعت است. استفاده ی عمده از اکسید آلومینیوم برای تولید فلز آلومینیوم است. اگر چه این ماده همچنین به عنوان ساینده (به خاطر سختی بالا) و به عنوان یک ماده ی دیرگداز (به خاطر دمای ذوب بالا) استفاده می شود. کوراندوم عمده ترین فرم کریستالی اکسید آلومینیوم است که در طبیعت وجود دارد. یاقوت سرخ (Ruby) و یاقوت کبود (Sapphire) سنگ های گران بهایی هستند که از کوراندوم تشکیل شده اند. علت وجود رنگ های متنوع در اینگونه آلومینا (کوراندوم) در اثر وجود ناخالصی هاست. یاقوت سرخ، رنگ قرمز خود را به دلیل وجود ناخالصی کروم بدست آورده است. یاقوت کبود به رنگ های مختلفی در می آید. که این تنوع رنگ به خاطر ناخالصی های مختلف مانند آهن و تیتانیم بوجود می آید. خواص اکسید آلومینیوم یک عایق الکتریکی است. اما دارای رسانایی گرمایی به نسبت بالا (30wm-1k-1) است. البته این رسانایی گرمایی با دما تغییر می کند و عدد گزارش شده به طور میانگین بیان شده است. همچنین رسانایی گرمایی آلومینا در بین سرامیک ها بالاست. به دلیل بالا بودن نقطه ی ذوب آلومینا این ماده مقاومت و ثبات حرارتی بالایی دارد. سختی بالای کوراندوم (فراوان ترین فرم کریستالی موجود از آن) که به آن α- آلومینا گفته می شود، باعث شده تا از این ماده به عنوان یک جزء مناسب برای کاربردهای ساینده (abrasive) و ابزار برش (cutting tools) باشد. بوجود آمدن اکسید آلومینیوم بر روی سطح فلز آلومینیوم عامل حفاظتی در برابر هوازدگی (weathering) است. آلومینیوم فلزی یک ماده ی بسیار واکنش پذیر با اکسیژن اتمسفر است. و یک لایه ی محافظت کننده از آلومینا (به ضخامت 4 نانومتر) در مدت 100 پیکوثانیه بر روی بخش های در معرض هوا ایجاد می گردد. این لایه ی اکسیدی از اکسید شدن تمام آلومینیوم جلوگیری می کند. ضخامت و خواص این لایه ی اکسیدی را می توان بوسیله ی فرآیند آنودایزینگ (anodizing) تغییر داد. برخی از آلیاژها مانند برنزهای آلومینیومی از ویژگی آنودایزینگ استفاده می کنند تا خاصیت مقاومت به خوردگی آنها بهبود یابد. آلومینای بوجود آمده بوسیله ی فرآیند آنودایزینگ حالت آمورف دارد اما می توان بوسیله ی فرایندهایی مانند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (Plasma electrolytic oxidation)، لایه ی کریستالی از آلومینا بوجود آورد و سختی آلومینا را بالا برد. آلومینا استحکام دی الکتریک خوبی دارد. این ماده الکترولیت جامد نیست و از این رو مانند اکسید زیرکونیوم (zro2) عمل نمی کند و خواص دی الکتریک آن به فشار اکسیژن بستگی ندارد. سختی آلومینا در مقیاس موس 9 است. در این طبقه بندی پس از الماس، آلومینا در رتبه ی دوم قرار دارد. ساختار عمده ترین فرم کریستالی آلومینا، کوراندوم است. یون های اکسیژن و آلومینیوم در ساختار کوراندوم به صورت هگزاگونال متراکم (HCP) درآمده اند. در واقع یون های اکسیژن د رحال هگزاگونال متراکم (HCP) هستند و یون های Al3+ دو سوم فضاهای خالی 8 وجهی را اشغال کرده اند. هر مرکز Al3+ به صورت یک 8 وجهی است که از لحاظ کریستالوگرافی، کوراندوم با توجه به یون های Al3+ دارای شبکه ی تریگونال است. در واقع هر سلول واحد HCP، از 2 واحد فرمولی اکسید آلومینیوم تشکیل شده است. آلومینا همچنین به صورت فازهای دیگر وجود دارد. این فازها را براساس حروف یونانی نامگذاری می کنند. این فازها عبارتند از: θ, δ,ð, χ, η هر کدام از این فازها دارای ساختار کریستالی و ویژگی خاص خود است. البته تمام این فازها، فازهایی میانی و غیرپایدار هستند. پس از حرارت دهی آلومینا و تشکیل این فازها در نهایت فاز α تشکیل می شود. فاز ð می تواند مقداری در آب حل شود. که حلالیت این فاز نشان دهنده ی نامناسب بودن آن در کاربرد است. همچنین می توان از ناپایداری برخی از فازهای آلومینا استفاده کرد و از فعالیت های شیمیایی آنها در کاربردهای خاص بهره برد. مثلا می توان از آنها به عنوان پایه کاتالیست و یا حتی کاتالیزور استفاده کرد. تولید کانی های هیدروکسید آلومینیوم جزء عمده ی بوکسیت است. بوکسیت فراوان ترین سنگ معدن آلومیناست. مخلوطی از کانی های مختلف در سنگ بوکسیت وجود دارند. این کانی ها عبارتند از: 1)گیبسیت (Al(OH)3) 5)کوارتز 6)کانی های رسی 2)بوهمیت (ð -Alo(OH)) 3)دیاسپور (α-Alo(OH)) 4)هیدروکسید و اکسید آهن بوکسیت در خاک های سرخ (Laterites) وجود دارد. بوکسیت بوسیله ی فرآیند بایر خالص سازی می شود. روش بایر برای تولید پودر آلومینا ماده ی اولیه ی مورد استفاده در روش بایر بوکسیت است. این بوکسیت باید خلوصی بیش از 55 درصد داشته باشد تا فرآیند بایر صرفه ی اقتصادی داشته باشد. ماده ی اولیه ی بدست آمده از معدن (بوکسیت) خردایش شده و در مخازن بزرگ و سربسته ی آب در سود حل می گردد. با حل شدن بوکسیت در آب و بوسیله ی سودسوزآور، در محلول آلومینات سدیم به صورت محلول در آب تشکیل می شود. در مرحله ی بعد ناخالصی های نامحلول مانند آهن، سیلیس وتیتان بوسیله ی *****اسیون جدا می گردند. این ناخالصی ها به لجن قرمز (redmad) معروفند. در مرحله ی بعد برای عکس کردن واکنس انحلال هیدروکسید، گاز دی اکسید کربن به داخل محلول دمیده می شود. و رسوب Al(OH)3 تشکیل می شود. رسوب حاصله جداسازی، خشک و کلسیناسیون می شود. آلومینای حاصله خردایش و دانه بندی می گردد. به آلومینای بدست آمده از روش بایر، آلومینای کلسینه شده می گویند. عمل کلسیناسیون در روش بایر در کوره ی دوار صورت می پذیرد. در ابتدای کوره دما پایین است و عمل خشک شدن انجام می شود. و در ادامه عمل تجزیه صورت می پذیرد. ترکیباتی همچون کلرین ها، فلرین ها، بور می توانند دمای تجزیه ی هیدروکسید را کاهش دهند. همچنین این عوامل، عامل جوانه زا برای تشکیل α- آلومینا هستند. وعلاوه بر دمای تجزیه ی هیدروکسید، بر روی شکل ذرات نهایی اثرگذار هستند. هر چه دمای کوره (دمای تجزیه) بالاتر رود، تبدیل می تواند کامل تر صورت گیرد. در دمای 1400 درجه سانتیگراد در حدود 99-90درصد از هیدروکسید به α-آلومینا تبدیل می شود و علاوه بر α آلومینا فاز میانی ð نیز وجود دارد. از این رو برحسب دمای کوره و افزودنی های مختلف، درصد α-آلومینا متفاوت است. در روش بایر حتی می توان آلومینایی با خلوص 99.99 درصد تولید نمود. منبع راسخون

توجه : برداشت از مطالب این تاپیک تنها با ذکر منبع آن مجاز می باشد. ( [Hidden Content] ) سلام دوستان :icon_pf (44): در این تاپیک موضوعاتی از قبیل روش فراوری کانسنگ بوکسیت و تولید شمش آلومینیم، ذخایر و منابع بوکسیت در جهان، تولید و عرضه و تقاضای آلومینیم و همچنین برنامه های توسعه پایدار جهانی این صنعت مورد بررسی قرار می گیرد. مطالب ذکر شده در این تاپیک بخشی از سمینار ارشد اینجانب است. در صورت استفاده از مطالب جدیدتر، منبع آن نیز ذکر می شود. همچنین از شما دعوت می کنم تا نظرات و دانش خودتان در این زمینه را با من و سایر دوستان به اشتراک بگذارید. با تشکر