شیشه سرامیکها

 

 

موضوع

بررسی اثر انواع افزودنی های مختلف بر سینتر پذیری

شیشه سرامیک سیستم CAS و CMAS

        چکیده 

شیشه سرامیک ها، نوع جدیدی از مواد هستند که در نتیجه تبلور کنترل شده در شیشه ها بوجود می آیند. شیشه سرامیک ها به دلیل دارا بودن ویژگی های مطلوب، کاربردهای بسیار متنوع و فراوانی در صنعت یافته اند. شیشه سرامیک های سیستم CaO-Al2O3-SiO2 و CaO-MgO-Al2O3-SiO2 نوعی از شیشه سرامیک ها هستند که به دلیل مقاومت به سایش،  مقاومت به خوردگی بالا و استحکام مکانیکی بالا، کاربردهای زیادی را در سال های اخیر به خود اختصاص داده اند. در این پروژه فرایند ساخت و عوامل تأثیر گذار سینتر این شیشه سرامیک ها مورد تحقیق قرار گرفته است. همچنین اثر افزودنی های مختلف بر سینتر پذیری شیشه سرامیک های سیستم CaO-MgO-Al2O3-SiO2 نیز گزارش شده است.

1-1- مقدمه

در سال های اخیر شیشه سرامیک ها مورد توجه خاصی قرار گرفته اند. این نوع مواد دارای مزایای بیشتری نسبت به سرامیک ها و شیشه ها هستند. بطور معمول می توان فرایند شیشه سرامیک ها را به صورت تبلور کنترل شده و هدفمند شیشه تعریف نمود بطوری که بلورهای همگن به خوبی و یکنواخت در شیشه پخش شده باشد. هدفمندی و کنترل در تبلور بدین معنی است که اولا از مقادیر لازم جوانه زاهای مناسب استفاده کنیم و هم اینکه برنامه عملیات حرارتی خاصی بکار گرفته شود. در ابتدای ورود به بحث شیشه سرامیک مباحث اصول و مفاهیم علم شیشه را یادآوری می کنیم

مذاب از نقطهA  سرد می شود و طبق قوانین ترمودینامیک، مذاب به صورت طبیعی مسیر ABCD را بر می گزیند و با طی این مسیر در زیر دمای Tfکه دمای انجماد است، به یک جامد بلوری تبدیل می شود. اما در واقعیت همه مواد این مسیر را طی نمی کنند و گاهی اوقات با طی مسیر ABE پیش می روند. مایع بدون این که انجماد حاصل کند تا نقطه E پیش می رود و مرتبا از سیالیت آن کاسته می شود. همانطور که در شکل ملاحظه می کنید، در حد فاصل B تا E اصطلاحا به مذاب Super cooled liquid اطلاق می شود. در نقطه E تغییر شیب محسوسی در منحنی حاصل می شود و عملا از این نقطه به بعد مایع صلب شده واین در حالی است که انجماد به مفهوم علمی خودش رخ نداده است. این است که شیشه را جامد مجازی می نامند. البته به هر حال آن چه پس از نقطه E وجود دارد، جامد محسوب می شود زیرا می دانیم جامد یک تعریف علمی دارد و آن رسیدن به حالتی است که شکل و حجم ماده ثابت بماند. این حالت در ویسکوزیته بالاتر 1013 پواز در شیشه حاصل می شود که همان دمای Tg یا انتقال به حالت شیشه ای است

تبلور بصورت یک آرزو در نهاد هر شیشه قرار دارد ولی ما مسیر ایده آل ترمودینامیکی را از مذابی که تمایل به تبلور و انجماد دارد می گیریم و به اجبار آن را به مسیر شیشه شدن هدایت می کنیم اما به تعبیر ساده بایدگفت که یک شیشه برای حصول به آرمان خویش همیشه در انتظار فرصت است. این فرصت یک فرصت کنیتیکی است و اگر فراهم گردد هر شیشه ای متبلور می شود. البته شاید در بعضی از سیستم های شیشه ای عمل تبلور به سختی انجام گیرد ولی بهر حال هر شیشه ای در صورت فراهم آمدن شرایط مناسب متبلور خواهدشد. عموما اگر در شیشه ای تبلور حاصل شود این یک نقص برای شیشه به حساب می آید اما علم بشر امروز این عیب را به حسن تبدیل کرده است و آن را به خدمت خود درآورده است. لازم بذکر است که در بسیاری موارد اصولا سرد کردن یک مذاب به گونه ای که هیچ تبلوری در آن رخ ندهد ممکن نیست و محصول تا حدی متبلور می شود]1[.

در بحث شیشه سرامیک ها تبلور شیشه به صورت کنترل شده و آن طور که مد نظر است ماست رخ می دهد و نه بهر صورتی که خود شیشه متبلور شود. حد تبلور متغیر است ولی عموما در شیشه سرامیک ها از 50 تا 100 درصد فاز بلوری وجود دارد]1[.

نقاط قوت صنعت شیشه نسبت به سرامیک:

·         توانایی استفاده از روش های بسیار متنوع، سریع و اقتصادی شکل دهی شیشه ها نسبت به روش های بعضا پیچیده تر، آهسته تر و غیر اقتصادی تر در صنعت سرامیک. برای مثال می دانیم فرایند ساخت تیغه های نازک، الیاف و ... در صنعت شیشه بسیار اقتصادی تر و آسان تر نسبت به صتعت سرامیک انجام می گیرند.

·         اتوماسیون بالا

·         امکان بازیافت بیشتر در خط تولید شیشه نسبت به خط تولید سرامیک ها

·        قابلیت کنترل بسیار دقیق نوع و مورفولوژی فازهای رسوب کننده و ریزساختار مربوطه در مرحله تبلور شیشه سرامیک ها.

برای یک تبلور موفق به جوانه های اولیه زیادی احتیاج داریم. (مرحله a) در مرحله (b) رشد انجام می شود و در مرحله (c) همزمان با بهم رسیدن دانه های رشد کرده، توقف تبلور را داریم. همانطور که ملاحظه می شود مقداری فاز شیشه باقی مانده وجود دارد

 


 

فیروز رضائی ; ٢:٠٩ ‎ب.ظ ; ۱۳٩٠/۱/٢۳