علم و مهندسی سرامیک
سال:1395 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

از نقاط ضعف پیل های سوختی اکسید جامد (SOFC) دمای بالای فعال سازی هدایت یونی در الکترولیت آن ها است. یکی از روش هایی که به منظور کاهش این دما مورد توجه محققان قرار گرفته است، بهره گیری از دوپ هم زمان دو عنصر در اکسید سریم (سریا) و نیز اختلاط آن با یک نوع از نمک های فلزی مانند کربنات ها است. در تحقیق حاضر، با دوپ دو عنصر (کلسیم و ساماریم) در اکسید سریم، ابتدا پودر Ca0.05 Sm0.2 Ce0.75 O1.9-d (CSDC 5) با روش احتراق نیترات - سیترات سنتز گردید. سپس از روش پراش اشعه ایکس (XRD) برای آنالیز فازی و تعیین اندازه بلورک ها و جهت بررسی مورفولوژی نمونه های سنتز شده پودری و زینتر شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بهره گرفته شد. الگوهای XRD نشان از تشکیل محلول جامد سریای دوپ شده با ساماریم و کلسیم دارد. طبق نتایج حاصل از الگوی پراش اشعه ایکس در جهت (111) اندازه بلورک ها 19nm بدست آمد. تصاویر FE-SEM نشان داد که نانوذرات CSDC 5 کروی شکل بوده و اندازه ای در حدود nm 20 داشتند. اندازه گیری هدایت یونی تمامی نمونه ها به روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در بازه دمایی 650oC – 250 انجام گرفت. نتایج این آزمون مشخص کرد که Ca0.05Sm0.2Ce0.75O1.9-d از هدایت یونی برابر با 0.015 S.cm-1 در دمای oC 650 برخوردار بوده است. با ترکیب نانو پودر CSDC 5 با کربنات های لیتیم و سدیم نانوکامپوزیت (CSDC5-LN) CSDC 5- (Li, Na)2 CO3 سنتز و الکترولیت آن ساخته شد. الگوی XRD مربوط به نمونه کامپوزیت مشابه الگوی مربوط به سریا و CSDC 5 بوده که احتمال آمورف بودن فاز کربنات را مطرح کرد. داده های آنالیزهای جرم سنجی حرارتی و حرارتی تفرقی (TG/DTA) بیان داشت که فاز کربنات تا دمای تقریبی 730oC پایدار بوده و تجزیه نشده است. تصاویر حاصل از FE-SEM مشخص نمود که نانوذرات CSDC 5 با فاز کربنات احاطه شده اند. همچنین نمونه کامپوزیت زینتر شده دارای تخلخل و تراکم نسبی بوده است. نتایج آزمون امپدانس نمونه CSDC 5 – LN مشخص ساخت که در بالای دمای 500oC، هدایت یونی نمونه کامپوزیت ( @650oC S.cm-1 0.073) با اختلاف فاحش 5 برابری بیشتر از هدایت یونی نمونه CSDC 5 بود. این امر بیانگر اثر مثبت بهره گیری از فاز کربنات به علت دارا بودن هدایت یونی Na+، Li+ و CO2-3 در محدوده دمایی گفته شده بوده و آن را به عنوان یکی از کاندیداهای الکترولیت پیل سوختی اکسید جامد دما پایین (LT-SOFC) مطرح می نماید.

در این پژوهش نخست نانو ذرات La0.8Sr0.2MnO3 (LSMO) به روش سل ژل سنتز شدند. سپس درصد جذب امواج میکروویو رنگ های جاذب شامل نسبت های مختلف پرکننده های آهن کربونیل – LSMO بصورت 80-0، 79-1، 77-3، 74-6، 72-8 و 20% وزنی چسب پلی استر و سخت کننده در گستره فرکانسی 8 – GHz 12 مورد بررسی قرار گرفت. مواد کامپوزیتی با ضخامت های مختلف 0.7، 0.9 و mm1.1 به صورت رنگ بر روی یک زیر لایه آلومینیومی به ابعاد استاندارد (22.8×10.1×0.8 mm3) اعمال گردید. آنالیز فازی و اندازه بلورک ها، مورفولوژی پودرها و میزان جذب امواج الکترومغناطیس رنگ های کامپوزیتی حاصل از آنها بترتیب توسط الگوی پراش اشعه (X (XRD، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM) و آنالیزگر شبکه برداری (VNA) تعیین گردید. رنگ کامپوزیتی آهن کربونیل – LSMO با نسبت 74-6 در ضخامت 0.9mm دارای یک اتلاف انعکاس تشدید برابر -10.89dB در فرکانس GHz 11.55 و بالای 60% جذب در کل پهنای باند 8.9- 12GHz بود. با افزایش ضخامت پوشش از 0.7 تا mm 1.1، خواص جذب رنگ بهبود یافت. بنابراین، رنگ کامپوزیتی آهن کربونیل – LSMO به عنوان یک ماده جاذب بسیار مناسب در باند X شناسایی شد.

در این مقاله اثر تغییر غلظت نمک فسفات سدیم در محلول مورد استفاده جهت فرآیند پوشش دهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر رفتار الکتروشیمیایی و ریزساختار پوشش های تشکیل شده روی زیرلایه آلومینیم 2024 مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی رفتار خوردگی، نمونه ها در محلول نمک کلرید سدیم 3.5 درصد وزنی قرار داده شده و آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی انجام شدند. ریزساختار ترکیبات سرامیکی تشکیل شده توسط پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. با توجه به نتایج حاصل از آزمون خوردگی می توان دریافت که افزایش غلظت فسفات سدیم باعث تضعیف رفتار خوردگی پوشش می-شود. هم چنین طیف پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل ترکیبات سرامیکی اکسیدی بوده و از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی می توان نتیجه گرفت که افزایش غلظت فسفات سدیم در الکترولیت، منجر به بزرگ و بیش تر شدن حفرات سطحی و کاهش ضخامت و کیفیت پوشش می شود.

در این پژوهش اثر سورفکتانت های پلی اتیلن گلیکول و پلی متیل متااکریلات بر خواص فیزیکی و جذب راداری هگزافریت باریم تهیه شده به روش سل-ژل احتراقی بررسی شد. به منظور بررسی های فازی، موفولوژی و خواص مغناطیسی محصول نهایی به ترتیب از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) استفاده شد. همچنین پارامترهای الکترومغناطیسی نمونه های سنتز شده با استفاده از دستگاه تجزیه و تحلیل شبکه بردار (VNA) در محدوده راداری باند X و Ku مورد ارزیابی قرار گرفت. طبق نتایج حضور پلی اتیلن گلیکول به عنوان سورفکتانت در میزان خلوص فاز نهایی تاثیر بسزایی داشت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده ذراتی با مورفولوژی هگزاگونال برای تمامی نمونه های تهیه شده بود. طبق بررسی های مغناطیسی بیشترین مقدار مغناطش اشباع (emu/g 56) و نیروی وادارندگی (Oe5240) برای نمونه سنتز شده با استفاده از 1 گرم پلی اتیلن گلیکون حاصل شد. نمونه پلی اتیلن گلیکول در باند X در فرکانس های 10.6 و GHz 11.5 بیشترین میزان تلفات انعکاس برابر -1.5 dB و -1.8 dB می باشد که پهنای جذبی پلی اتیلن گلیکول نسبت به دو نمونه دیگر مناسب تر بوده است و در باند Ku بیشترین میزان جذب مربوط به نمونه پلی متیل متااکریلات می باشد که در فرکانس 17.1 GHz به میزان -2.2 dB جذب داشته است. بنابراین نتایج جذب حاکی از افزایش پهنای باند جذبی در صورت استفاده از هر دو سورفکتانت در باندهای X و Ku بوده است.

گرایش روزافزون به تولید کاشی های بزرگ تر، نیروی محرکه شرکت های پیشتاز صنعتی جهت توسعه فناوری های صنعت کاشی برای برآوردن نیازها و سلیقه های مصرف کنندگان، معماران و مهندسان ساختمان بوده است. جدای از مسائل فناورانه تولید کاشی (پرس کردن، جابجائی کاشی خام و خشک، اعمال انگوب، لعاب و چاپ های مختلف، پخت، عملیات سطحی، درجه بندی و بسته بندی)، مشکلات ناشی از بزرگ شدن ابعاد، بیش از هر چیز بر استحکام کاشی در حالت های خام، خشک و پخت اثر می گذارد. بنابراین، طراحی فرمولاسیون های بدنه های کاشی با استحکام های خام، خشک و پخت کافی که بتوانند تمام مراحل تولید از پرس تا بسته بندی را به سلامت طی کنند، بسیار مهم است. از طرف دیگر، نمونه برداری های منظم از خط تولید برای اطمینان از صحت فرایند، از جمله اندازه گیری استحکام پخت کاشی ها ضروری است. شکستن کاشی 20×20 cm2 هزینه زیادی ندارد اما انجام همین آزمون برای کاشی هائی با ابعاد (برای مثال) 3.20×1.60m2 به منزله از دست رفتن سطحی بزرگ از محصولی با ارزش اقتصادی بالاست. اهمیت به کارگیری روش های غیرمخرب در این آزمون آن است که بدون از دست دادن محصول، ارزیابی اطمینان بخشی از استحکام پخت بدنه های کاشی تولید شده صورت می پذیرد.در این پژوهش، روشی غیرمخرب و مبتنی بر توزیع آماری وایبول برای ارزیابی استحکام خمشی پخت بدنه های کاشی سرامیکی بدون لعاب معرفی شده است که افت استحکام خمشی کاشی های تست شده با این روش قابل چشم پوشی است و بنابراین، کاشی های بررسی شده را مجددا می توان جهت درجه بندی و بسته بندی به فرایند تولید بازگرداند.

هدف این پژوهش مقایسه روش های احیای کامپوزیت آلومینا-کبالت از اسپینل آلومینات کبالت از نظر خواص مورد نظر بود. برای دستیابی به هدف فوق، احیاء اسپینل با سه روش بستر کربنی، احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم (آلومینوترمیک) و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج نشان داد که احیاء اسپینل از روش بستر کربنی فرآیندی زمان بر بود که در نهایت با رشد دانه افراطی فاز فلزی رو به رو می شود. نمونه های پودری حاوی آلومینا و اسپینل احیاء شده به کبالت و آلومینا با روش آلومینوترمیک به همراه نمونه پودری حاوی آلومینا، اسپینل و فلز آلومینیوم با روش پلاسمای جرقه ای با فشار 30MPa در دمای 1400oC به مدت ده دقیقه زینتر شدند و سپس تحت بررسی های ریزساختار، فازی و خواص مکانیکی قرار گرفتند. چگالی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم بعد از زینتر به حدود 87% چگالی تئوری خود رسید در حالی که چگالی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به حدود 95% چگالی تئوری خود رسید. استحکام خمشی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب حدود MPa 227 و MPa 354 شد. سختی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب حدود GPa 9.8 و GPa 11.4، چقرمگی شکست نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب به حدود 7.2MPa1.2 و 9.1 MPa.m1.2 رسید. بر این اساس مقایسه دو روش، احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر نشان داد. احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر می تواند گزینه مناسب تری برای احیاء باشد زیرا بدون هیچ گونه عملیات حرارتی اضافه قبل از زینتر، منجر به ریزساختاری ریزتری می شود. همچنین اتصالات سرامیک-فلز بهبود می یابد که منجر به بهبود خواص مکانیکی می گردد.

قطعات سیلیس ذوبی با روش ریخته گری ژلی آماده شده و زینتر آن ها در دماهای 1200، 1250، 1275، 1300 و 1350oC و زمان های 1، 2، 3، 4 و 5 ساعت مورد بررسی قرار گرفت و بدین ترتیب تاثیر هم زمان دما و زمان بر رفتار تبلور و ریزساختار این قطعات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد برای زینتر ناشی از سیلان ناروان قطعات دما باید بالاتر از 1200oC باشد و برای اجتناب از تشکیل فاز بلورین، زینتر این قطعات باید در دمایی کمتر از 1300oC صورت گیرد. بهترین شرایط برای زینتر این قطعات در دمای و 1250oC و به مدت 5 ساعت به دست آمد که در این دما دانسیته، تخلخل و جذب آب قطعات به ترتیب برابر 1.95g/cm3، 10.47%و 5.83% است.