پديد آورنده :
زارعي، فريدون
عنوان :
سنتز درجاي نانوذرات LiF روي پيش ماده هاي اسپينل آلومينات منيزيم و تاثير آن بر ريزساختار و خواص اپتيكي قطعات تفجوشي شده با SPS
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 86 ص : مصور، جدول، نمودار.
استاد راهنما :
مهدي احمديان
استاد مشاور :
امير الحاجي
توصيفگر ها :
اسپينل آلومينات منيزيم , تفجوشي پلاسماي جرقه اي , خواص نوري , ريزساختار , سل ژل , ليتيوم فلورايد
استاد داور :
محمدحسين عنايتي، عباس بهرامي
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/04/10
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/04/10
چكيده فارسي :
1 چکیده اسپینل آلومینات منیزیم یک سرامیک شفاف با عبوردهی خیلی باال 78 درصد است که در دهه اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است هنوز هم با وجود گذشت بیش از یک قرن از کشف این ترکیب سرامیکی به منظور رسیدن به شفافیت مطلوب صنایع تحقیقات گستردهای بر روی آن درحال انجام است در مطالعات انجام شده بر روی اسپینل آلومینات منیزیم تاکنون روشهای زیادی برای سنتز و تفجوشی آن به کار گرفته شده است همچنین افزودنیهای فراوانی برای کاهش دمای تشکیل و بهبود رفتار تفجوشی اسپینل آلومینات منیزیم استفاده شدهاند که در بین آنها افزودن لیتیوم فلوراید بیشترین تأثیر را بر شفافیت داشته است در این پژوهش به منظور بهبود توزیع لیتیوم فلوئوراید به عنوان افزودنی ابتدا نانوذرات LiF با دو روش همرسوبی و سل ژل در شرایط مختلف شامل غلظت یون Li در محلول و دمای کلسیناسیون سنتز شدند با توجه به نتایج حاصل روش سل ژل نتایج بهتری ارائه داد و برای ادامه پژوهش انتخاب شد در این روش نانوذرات LiF با میانگین اندازه ذرات حدودا 641 نانومتر با استفاده از غلظت 1 موالر و دمای کلسیناسیون 004 درجه سانتیگراد به دست آمد در ادامه نانوذرات اسپینل آلومینات منیزیم نیز با روش سل ژل سنتز شد با توجه به نتیجه آنالیز حرارتی TG DSC دمای کلسیناسیون بین دماهای 006 تا 0001 درجه سانتیگراد انتخاب شد و پودرها کلسینه شدند با استفاده از نتایج XRD و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی میانگین اندازه بلورکها و میانگین اندازه ذرات به ترتیب حدود 9 6 و 05 نانومتر با سطح ویژه 53m2 gr به دست آمد با استفاده از شرایط بهینه نانوذرات LiF در داخل ژل اسپینل به صورت همزمان سنتز شده و کلسینه شد و سپس در دمای 0041 درجه سانتیگراد و فشار 08 مگاپاسکال توسط SPS تفجوشی شدند عالوه بر این پودر اسپینل بدون افزودنی نیز به منظور مقایسه نتایج تفجوشی شد از طرفی نانوذرات LiF یک بار دیگر به صورت مشابه روی مخلوط نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید منیزیم سنتز شد و سپس در شرایط مشابه تفجوشی شد و قطعه شفاف با چگالی نسبی 99 درصد به دست آمد همچنین به منظور مقایسه نتایج ریزساختاری و نوری قطعات پودر مخلوط آلومینا و منیزیا بدون افزودنی و با افزودنی مخلوط شده به روش رایج تفجوشی شد تا اثر همگن بودن افزودنی بررسی شود نتایج XRD نشان داد که قطعه شفاف اسپینل آلومینات منیزیم تک فاز با استفاده از مخلوط پودرهای اکسیدی بدون کلسیناسیون با افزودنی و بدون افزودنی قابل تفجوشی است مقدار عبوردهی در ناحیه مادون قرمز برای قطعه اسپینلی تفجوشی شده بدون افزودنی از پودر اسپینل و پودر مخلوط آلومینا و منیزیا به ترتیب 93 و 85 درصد اندازهگیری شد و این مقادیر با اضافه کردن یک درصد وزنی LiF به پودرها قبل از تفجوشی به ترتیب به 85 و 56 درصد افزایش یافت که مربوط به اصالح ریزساختار و کاهش تخلخلها میباشد این درحالی است که قطعات تفجوشی شده از پودرهایی که افزودنی LiF به صورت درجا روی آنها سنتز شده بود به ترتیب فوق دارای درصد عبوردهی 56 و 87 درصد بودند علت افزایش عبوردهی در ارتباط با همگن شدن ریزساختار قطعه تفجوشی شده کاهش تخلخلها و حذف کربن میباشد بدین ترتیب نتایج بررسی ریزساختاری و اپتیکی قطعات نشان داد که با افزودن یک درصد وزنی LiF به صورت درجا به پودرهای اکسیدی قبل از تفجوشی میزان شفافیت در ناحیه مادون قرمز 31 درصد نسبت به روش رایج مخلوط سازی LiF افزایش یافت کلمات کلیدی اسپینل آلومینات منیزیم تفجوشی پالسمای جرقهای خواص نوری ریزساختار سل ژل لیتیوم فلوراید
چكيده انگليسي :
In situ synthesis of LiF on MgAl2O4 precursors and its effect on the microstructure and optical properties of SPSed specimens Fereydoun Zarei Email addres fereydoun zarei93@gmail com Department of materials engineering Data of submission May 25 2019 Isfahan university of technology Isfahan IranDegree M Sc Language Persin Supervisor Dr Mehdi Ahmadian Associate Professor ahmadian@cc iut ac ir Advisor Dr Amir Alhaji PhD a alhaji@ma iut ac irAbstractMagnesium aluminate spinel MgAl2O4 is an excellent optical ceramic with a hightransparency 87 percent which has received considerable attention in the last decade Still despite more than a century of discovering this ceramic compound in order to achieve thedesired industrial transparency extensive research on it s underway Much methods havebeen used to synthesis of magnesium aluminat spinel in studies Also many additives havebeen used to reduce the formation temperature and improve the magnesium aluminate spinelsinterring behavior among which the addition of lithium fluoride had the greatest effect ontransparency In this study in order to improve the distribution of lithium fluoride as anadditive LiF nanoparticles were first synthesized by two methods such as co precipitstionand sol gel route in different conditions including Li ion concentration in solution andcalcination temperature According to the results the sol gel method provided better resultsand was selected to continue the research In this method LiF nanoparticles with an averageparticle size of about 146 nm were obtained using a concentration of 1M and a calcinationtemperature of 400 C Further magnesium aluminate spinel nanoparticles were synthesizedby sol gel method According to the results of the TG DSC thermal analysis calcinationtemperature was chosen between 600 to 1000 C and the powders were calcined Using XRDresults and scanning electron microscopy images the average size of crystalites and themean particle size were about 6 9 and 50 nm respectively with a specific area of 53 m 2 gr Using optimal conditions LiF nanoparticles were synthesized and calcined simultaneouslyin the spinel gel and then sintered with SPS at 1400 C and pressure of 80 MPa Additionally the spinel powder without additive was sintered to compare the results On the other hand LiF nanoparticles were synthesized again on the same basis on a mixture of aluminum oxidenanoparticles and magnesium oxide powders and then sintered to similar conditions andthe transparent bulk spinel with relative density of 99 was obtained Also in order tocompare the microstructural and optical results of the components the alumina and magnesianon additive mixed powder and once again with 1 Wt LiF admixture in a common methodwas SPSed to investigate the effect of homogeneity of the additive XRD results showed thata transparent sample of single phase magnesium aluminate spinel is possible using a mixtureof non cacined oxide powders with and without an additive The infrared transmittance fora bulk spinel that sintered without the addition of a spinel powder and a mixture of aluminaand magnesia powder 39 and 58 percent were measured respectively and these valuesincreased by 58 and 65 percent respectively by modifying the microstructure and reducingporosity because of adding 1Wt of LiF to the powders prior to the sintering Whiles samples sintered from powders which is LiF additive in situe synthesized onto them were65 and 78 respectively due to increased transparency regarding the homogeneity of themicrostructure of the samples the reduction of porosity and removal carbon Thus themicrostructure results of optical components showed that by adding 1Wt LiF to on siteoxide powders before sintering transparency in Infrared area increased by 13 comparedto the usual LiF mixing method Keywords LiF MgAl2O4 Microstructure Optical properties Sol Gel method Spark plasma sintering
استاد راهنما :
مهدي احمديان
استاد مشاور :
امير الحاجي
استاد داور :
محمدحسين عنايتي، عباس بهرامي
