فرآیند ساخت سرامیک ها 1

[nano.gemini]

سلام به همه ی دوستای گلم. با اجازه ی مدیرای موادی می خوام تو این تاپیک جزوه ی کامل فرآیند 1 رو که توسط دکتر محمد رضوانی ، استاد دانشگاه تبریز، تدریس می شد رو بذارم. امیدوارم مفید باشه و تکراری نباشه

 

[nano.gemini]

1- تعاریف و اصطلاحات

1- تعاریف و اصطلاحات

1-1 مینرال (Mineral)

ماده ی طبیعی، همگن و غیر آلی که دارای فرمول شیمیایی و ساختار بلوری خاصی می باشد. بعضاً مینرال هایی با ساختار آمورف نیز یافت شده است. مینرال ها همواره جزو قشر پوسته ی زمین می باشند که در اثر عوامل فرسایشی تبدیل به سنگ یا کلوخه (rock) ، سپس تبدیل به خاک و ماسه می شوند.

2-1 سنگ، خاک و کلوخه (rock)

معمولاً از چند مینرال تشکیل شده اند، مانند گرانیت ها که از مینرال های زیر تشکیل شده اند:
فلدسپات پتاسیم Orthoclase
K2O.Al2O3.6SiO2
فلدسپات کلسیم Allorthite
CaO.Al2O3.2SiO2
سیلیس Silica
SiO2
میکای پتاسیک Muscovite
KAl2[AlSi3O10](OH)2

1-3 اگریگیت (aggrigate)

توده ای کاملاً سفت به هم چسبیده ی طبیعی. از دیدگاه زمین شناسان به توده ای محکم از مینرال های قشر زمین گفته می شود. (بر خلاف آگلومرها)
به طور کلی مفهوم اگریگیت آنچنان وسیع است که حتی زغال سنگ و رس را شامل می شود.
انواع اگریگیت ها:
الف) آذرین (igneous) : از سرد شدن تدریجی ماگما حاصل می شود.
ب) رسوبی (sedimentary) : سنگ های تشکیل شده از آذرین هایی که توسط عوامل مختلف فرسایشی محل ، رسوب یافته اند.
ج) دگرگونی : همان رسوبی ها هستند که تحت فشارها و دماهای بالا تشکیل می شوند.

4-1 خاصیت پلاستیسیته

خاصیتی است که یک ماده را قادر می سازد تا در اثر یک نیروی خارجی، بدون شکست و گسستگی تغییر شکل داده و بعد از حذف یا کاهش نیرو همچنان شکل خود را حفظ نماید. همانطور که مشاهده می شود تعریف مذکور یک تعریف کاملاً کیفی بوده و هیچ نوع واحدی برای اندازه گیری پلاستیسیته ی یک ماده تعیین نمی کند. یعنی به بیانی دقیق تر خاصیت پلاستیسیته اگرچه به راحتی به وسیله ی لمس قابل تشخیص بوده ولی در حقیقت تا کنون کاملاً مشخص نشده است. با این همه روش های زیادی برای مقایسه ی پلاستیسیته ی رس ها و بدنه های مختلف ، و تعیین نسبی مقدار پلاستیسیته وجود دارد. در تمامی این روش ها در حقیقت نه خود پلاستیسیته بلکه خواصی اندازه گیری می شوندکه رابطه ی تنگاتنگی با آن دارند، که همیشه دقیق نبوده و نتایج حاصله از این روش ها گاهاً گمراه کننده اند.

 

[nano.gemini]

از جمله عوامل مؤثر در پلاستیسیته

از جمله عوامل مؤثر در پلاستیسیته

الف) اندازه ی ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه:
به طور کلی هر نوع عملی که باعث ریزتر شدن ذرات رسی شود، پلاستیسیته را افزایش می دهد.
(فکر می کنم به خاطر اینه که ذرات ریزتر، راحت تر روی هم میلغزند)

ب) چگونگی انتشار ابعاد مختلف ذرات در یک نمونه:
بازم به طور کلی D) یکی از عوامل ایجاد استحکام بیشتر در یک نمونه ی حاوی رس، اصطکاک بین ذرات است. در واقع هرچه محدوده ی ابعاد ذرات باریک تر باشد، اصطکاک بین ذرات در نمونه بسیار کم و در نتیجه میزان پلاستیسیته پایین می آید. به همین دلیل باید همواره یک محدوده ی مناسبی از انتشار ابعادی ذرات در نمونه وجود داشته باشد.

ج) مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن:
مولکول های مایعاتی که پیوندهای قطبی دارند، در سطح ذرات رس جذب شده و باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می شوند.

*در نهایت، ویژگی پلاستیسیته مربوط به برگشت ناپذیر بودن تغییر شکل است، که در مقابل الاستیک که خاصیت برگشت پذیر بودن است، به کار می رود*

 

[nano.gemini]

1-5 رئولوژی

رئولوژی علم تغییر شکل و سیالیت است. به طور مثال، از نقطه نظر رئولوژی یک توده گل را نمی توان یک سوسپانسیون دانست، زیرا غلظت مواد جامد موجود در گل بالاست و برای یک تغییر فرم پلاستیک نیازمند تنش های بالاست.

6-1 حافظه ی رس

گل ها دارای قدرت نگه داری شکل خود می باشند که این خاصیت به عنوان حافظه ی رس مطرح می شود. یعنی اگر به یک توده ی گل ِ شکل داده شده، به صورت موضعی نیرویی اعمال شود و آن قسمت دچار تغییر فرم شود، سپس دوباره موضع تغییر شکل یافته به حالت اولیه ی خود برگردانده شود، مقداری تنش همچنان در موضع مربوطه به خاطر اتصال مجدد ذرات رس باقی می ماند. که این تنش باعث می شود که موضع مربوطه در اولین فرصت، همان تغییر فرم ایجاد شده توسط نیروی اعمالی را نشان دهد.

 

[nano.gemini]

2- اجزای تشکیل دهنده ی بدنه ی سرامیک ها

2- اجزای تشکیل دهنده ی بدنه ی سرامیک ها

2-1 رس ها (Clay)

واژه ی رس به رسوبات طبیعی و خاکی اطلاق می شود که دارای خاصیت پلاستیسیته می باشند. مانند: تالک، پیروفیلیت، کائولونیت ها و ...

2-2 گداز آورها (Flux)

گداز آورها موادی هستند که در صنعت سرامیک برای کاهش نقطه ی ذوب بدنه یا لعاب مورد استفاده قرار می گیرند. در هنگام پخت بدنه گداز آورها ذوب شده و در حین سرد شدن فاز شیشه ای را در بدنه به وجود می آورند که این فاز شامل تمامی بلورهای موجود در بدنه ی پخته شده است و بدین ترتیب یک توده ی یک پارچه را به وجود می آورد. البته لازم به ذکر است که رس ها به تنهایی به وسیله ی بعضی از عوامل قلیایی و قلیایی خاکی و همچنین مقدار فراوان سیلیسی که در ساختمان آن ها به صورت طبیعی وجود دارد قادر به ایجاد فاز شیشه ای می باشند و برای این منظور نیاز به دمای بسیار بالایی دارند. علت استفاده از گداز آورها نیز این است که دمای ذوب فاز شیشه ای را پایین آورند. از جمله مهم ترین گداز آورهای مورد استفاده در صنعت فلدسپات ها هستند که از نظر ترکیب شیمیایی، دارای سیلیکات های آلومین قلیایی و قلیایی خاکی می باشند. مانند:
ارتو کلاز و آنور تیت

3-2 پرکننده ها (Filler)

پرکننده ها مواد غیر پلاستیکی هستند که به بدنه اضافه می شوند و معمولاً دارای نقطه ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوبی هستند. مهم ترین وظیفه ی آن ها جلوگیری از تغییر شکل بدنه در خلال پخت، ایجاد انبساط حرارتی مناسب، کنترل انقباض تر به خشک و خشک به پخت است، که علاوه بر این ها پر کننده ها در تعیین تخلخل، رنگ بدنه (منظور از رنگ بدنه سفید بودن بدنه، بدون هیچ لکه و ...) ، اتصال مناسب لعاب به بدنه و، اصلاح بافت بدنه ی خام و ... نقش مهمی دارند. مهم ترین پرکننده های مورد استفاده در صنعت عبارتند از:
رس کلسینه شده ی ولاستونیت، سیلیس، آلومین و ...
Clay و Flux بعضاً تا 50% بدنه را تشکیل می دهند اما Filler ها پیکره ی اصلی بدنه را تشکیل داده، انقباض و یا انهدام بدنه را کنترل می کنند. در برخی موارد به عنوان بخش عمده در واکنش های انجام شده در پخت نقش داشته و در تعیین ساختار نهایی بدنه اثر مهمی دارند.

*به طور کلی، ویژگی هایی مانند شیشه ای شدن، سفیدی رنگ بدنه بعد از پخت، دقت ابعادی نمونه (ترانسپارنسی) ، استحکام بدنه و ... تابع Filler می باشد*

 

[nano.gemini]

2-4 افزودنی ها

2-4 افزودنی ها

2-4-1 چسب ها (Binder)

برای افزایش استحکام خام بدنه ها استفاده می شوند.

2-4-2 چرب کننده ها (Lubricant)

موادی هستند که باعث کاهش اصطکاک پودر در حین فرآیند پرس می شوند.

3-4-2 پراکنده سازها (Defloculants)

موادی که باعث عدم انعقاد دوغاب در مقدار آب مصرفی برای تهیه ی دوغاب می شوند.

4-4-2 کمک زینترها (Sintering Aid)

باعث افزایش زینتر شدن در بدنه و در نتیجه افزایش دانسیته و بهبود بسیاری از خواص می شوند.

ضد کف، کمک آسیاب و ...

 

[nano.gemini]

مبحث 3 تقسیم بندی مواد سرامیکیه که می پریم. مبحث 4ام که مینرالوژی باشه رو یکشنبه می ذارم ان شاءالله اگه یادم موند. فردا میرم مسافرت، نگید باز غیب شد!!!

به امید دیدار، شب بر همگی خوش

 

[sara.ceramic]

مبحث 3 تقسیم بندی مواد سرامیکیه که می پریم. مبحث 4ام که مینرالوژی باشه رو یکشنبه می ذارم ان شاءالله اگه یادم موند. فردا میرم مسافرت، نگید باز غیب شد!!!

به امید دیدار، شب بر همگی خوش

دست شما و دکتر روانی درد نکنه

 

[nano.gemini]

4- مینرالوژی

4- مینرالوژی

بیش از 2500 مینرال در طبیعت شناخته شده است که شناسایی مینرال ها عمدتاً بر اساس روش XRD است. در این روش ابتدا یک طول موج اشعه X تکفام را بر مینرال آماده شده برای آزمایش تابانده، سپس این سطح توسط یک محور چرخیده و در زوایای مختلفی با طول موج تابیده شده قرار می گیرد. زمانی که شرایط فرمول براگ (2dsinΘ=λ) تأمین شود در این صورت موج های پراشیده شده از صفحات کریستالی همدیگر را تقویت نموده و احساسگر طول موج مربوطه را شمارش نموده و به صورت الگویی ارائه می شود و در نهایت نوع مینرال مشخص می شود. این عمل توسط کمیته ی بین المللی مینرالوژی صورت می گیرد که در صورت جدید بودن مینرال حاصله، آن را با نام جدید ثبت می کنند.
نام شیمیایی را بر اساس جدول مندلیف و نام عناصر سازنده ی مینرال تعیین می نمایند. ولی تعیین نام مینرالی دارای قاعده ی خاصی نیست و بیشتر بر اساس موارد زیر نام گذاری می کنند:
1) نام مشخص کننده
2) ریشه ی یونانی یا لاتین
3) محل کشف
4) بعضاً بدون نام محل و نامعلوم
(این روش 4ام واقعاً کشته منو، از بس که دقیقه!!!)

به عنوان مثال:

نام مینرال	نام ترکیب شیمیایی	ماده
کوراندوم	آلومینا	Al2O3
پری کاژ	مگنزیا (Magnesia)	MgO
کائولینیت، ناکریت، دیکیت و ...	فلو سیلیکات آلومینیوم آبدار	Al2Si2O5(OH)4

 

[nano.gemini]

4-1 مینرال های سیلیکاتی

4-1 مینرال های سیلیکاتی

در حدود 80% پوسته ی زمین از عناصر O, Al, Si تشکیل شده است. جزء اصلی اغلب رس ها را گروه های سیلیکاتی تشکیل داده است که در این حالت تترائدر های SiO4[SUP]-4 [/SUP]در آرایشات مختلف فضایی ، ساختارهای سیلیکاتی مختلفی را تشکیل می دهند. لذا خلاصه ای از تقسیم بندی مینرال های سیلیکاتی را در این قسمت بیان می کنیم.

1-1-4 اورتوسیلیکات ها ( سیلیکات های جزیره ای، نزوسیلیکات ها، سیلیکات های منفرد)

این نوع سیلیکات ها از واحدهای منفرد چهاروجهی تشکیل شده اند. مانند:
اولوین ها (M[SUB]2[/SUB][SUP]2+[/SUP](SiO[SUB]4 [/SUB]مانند: Mg[SUB]2[/SUB]SiO[SUB]4 [/SUB]و Fe[SUB]2[/SUB]SiO[SUB]4
[/SUB]گارنت ها M[SUB]3[/SUB][SUP]2+[/SUP])(M[SUB]2[/SUB][SUP]3+[/SUP])(SiO[SUB]4[/SUB])[SUB]3[/SUB]) مانند: (Ca[SUB]3[/SUB]Al[SUB]2[/SUB](SiO[SUB]4 [/SUB]و(Ca[SUB]3[/SUB]Fe[SUB]2[/SUB](SiO[SUB]4[/SUB]
یا ساختار MgSiO[SUB]4[/SUB] با شبکه ی FCC توسط یون [SUP]-[/SUP]O[SUB]2 [/SUB]و یون [SUP]+[/SUP]Si[SUP]4[/SUP] در مواضع چهاروجهی و یون [SUP]+[/SUP]Mg[SUP]2 [/SUP]در مواضع هشت وجهی

 

[sara.ceramic]

دست شما و دکتر روانی درد نکنه

ببخشید ، منظورم دکتر رضوانی بود ...
اشتباه تایپی بود.

 

[nano.gemini]

4-2-1 پیروسیلیکات ها (سوروسیلیکات ها،، سیلیکات های مضاعف)

4-2-1 پیروسیلیکات ها (سوروسیلیکات ها،، سیلیکات های مضاعف)

ساختمان این نوع سیلیکات ها از دو چهار وجهی که در یکی از رأس های خود مشترک می باشند حاصل می شود که در نهایت به فرمول [SUP]-[/SUP]Si[SUB]2[/SUB]O[SUB]7[/SUB]][SUP]6[/SUP]] در می آید.
مانند آکرومانیت Ca[SUB]2[/SUB]MgSi[SUB]2[/SUB]O[SUB]7[/SUB]

 

[nano.gemini]

4-1-3 سیلیکات های زنجیره ای (اینوسیلیکات ها)

4-1-3 سیلیکات های زنجیره ای (اینوسیلیکات ها)

این نوع سیلیکات ها از به اشتراک گذاشتن دو رأس در واحدهای تترائدر حاصل می شوند که در یک بهد گسترش یافته اند که در این حالت Si/O=1/3 می باشند و فرمول عمومی این نوع سیلیکات ها SiO[SUB]3[/SUB])[SUB]n[/SUB][SUP]-2n[/SUP]) می باشد. مانند:
انستاتیت Mg[SUB]2[/SUB](SiO[SUB]3[/SUB])[SUB]2 [/SUB](اورتورومبیک)
دایوسپاید Mg.Ca)(SiO[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB]) (اورتورمبیک)
لاستونیت Ca3(SiO[SUB]3[/SUB])[SUB]3 [/SUB](تریکلینیک)