412- پروژه و تحقیق آماده: بررسی استحاله فازی دما بالا در سرامیک ها - 108 صفحه فایل ورد - word
فروشگاه جامع خرید پروژه, پایان نامه و مقاله آماده دانشجویی
412- پروژه و تحقیق آماده: بررسی استحاله فازی دما بالا در سرامیک ها - 108 صفحه فایل ورد - word
برای برطرف نمودن چالش در طراحی مواد جدید و دما بالا برای نیازهای هوافضای آینده، این ضروری است که تحقیقات علمی پایه ای بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی سرامیک ها، انجام شود. کشف استحاله های فازی جدید دارای کاربردهای بالقوه ای می باشد. برای مثال، مواد دما بالای با قابلیت اطمینان بالا برای نسل بعدی موتورهای هواپیما، مواد با قابلیت تحمل دمایی بالا برای فضانوردی و وسایل ورود مجدد به جو زمین، وسایل MEMS و سیستم های هوشمند و موتوررهای با کارایی بالا، می باشد. علاوه بر این، با تغییر علوم و حرکت به سمت نانوتکنولوژی، این مسئله ممکن است که اجزای موتور را با سرامیک هایی ساخت که ریزساختاری کنترل شده دارند. این سرامیک ها، دارای خواص مناسبی هستند. علاوه بر این، مواد ذکر شده دارای رفتار دقیقی هستند (هم انبساط گرمایی و هم رفتار استحاله ای).
محدودیت ها و دغدغه های مطالعه های پیشین
در گذشته، رفتار و خواص سرامیک ها، با استفاده از روشی اندازه گیری می شد که ضرورتاً مهندسی بوده است. برخی اوقات، سرامیک هایی را گزارش داده اند که در آنها، واکنش به صورت کامل انجام نشده است و برخی اوقات، فاز آمورف مرزدانه ای نیز در دان وجود داشته است. یک چنین کامپوزیت هایی، با استفاده از تفرق اشعه ی X، دیلاتومتری، آنالیزهای گرمایی (مانند روش های آنالیز ترموگراویمتری، TGA، کالوریمتری روبشی افتراقی (DSC)) و میکروسکوپ نوری، و بدون وجود اطلاعات در مورد ریزساختار، میزان و نحوه ی توزیع تخلخل و وجود یا عدم وجود میکروترک، مورد بررسی قرار گرفته اند. اخیراً انجام مطالعات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (SEM و TEM)، اطلاعات ارزنده ای در مورد ریزساختار این مواد (مانند اندازه ی ذره ی بحرانی، اثر اندازه ی دانه بر روی شروع استحاله و موارد دیگر) ارائه کرده است. استحاله های فازی و دیاگرام های فازی، اغلب بوسیله ی مطالعه های قدیمی بدست آمده اند. این دیاگرام ها با فرض این مسئله ترسیم شده اند که کوئنچ موجب ایجاد فازهای دما بالا شده است. این مسئله ضرورتاً بدین نحو نیست و ممکن است در موارد خاص، استحاله های جابجایی دارای انرژی های فعال سازی پایین هستند. نتایج متعددی در زمینه ی وجود فازهای شبه پایدار، نیز گزارش شده است.
مطالعات درجا در این زمینه، ما را تنها قادر می ساخت تا به پایین ترین دماهای و اتمسفرهای مورد نیاز و یا شرایط دمایی، پی ببریم. به هر حال، در مورد اکسیدها، اندازه گیری تحت خلأ یا تحت اتمسفر کاهشی، می تواند مناسب باشد که علت این مسئله، حالت غیر اشباع اکسیژن این مواد است که منجر به ایجاد عیوبی مانند جاهای خالی اکسیژن می شود و این مسئله موجب می شود تا استحاله در این مواد، سرکوب یا شیفت داده شود. یک مثال کلاسیک از این موارد، زیرکونیایی است که به طور نسبی یا کامل، پایدار سازی شده است. در این ماده، افزودن عناصری همچون یا موجب می شود تا موجب می شود تا ترکیب تعادلی از اکسیژن در زیرکونیا، تشکیل شود. این مسئله برای تشکیل عیوب جاهای خالی اکسیژن، ضروری است و از این رو، موجب می شود تا فازهای دما بالای یعنی فازهای تتراگونال و مکعبی، پایدار شوند.
پارامترهای کریستالوگرافی و ضریب انبساط حرارتی اکسیدها، به میزان سطح اشباع اکسیژن آنها وابسته است. این سطح اشباع نیز تابعی از شرایط فرآوری و شرایط اندازه گیری آزمایش، می باشد. برای مثال، شکل 1 نشاندهنده ی این است که چرا دیاگرام های فازی اکسیدها، نیازمند اندازه گیری در هوا دارد. استحاله های فازی می تواند بوسیله ی عوامل محیطی تحت تأثیر قرار گیرد. گاها این تأثیر شامل توقف و شیفت دمای انجام واکنش ها می باشد. همچنین پارامترهای کریسالوگرافی نیز می تواند به طور قابل توجهی بوسیله ی عوامل محیطی تحت تأثیر قرار گیرد. این مسئله به صورت عددی برای مواد کلاسیکی همچون مولایت ( ) نشان داده شده است. مولایت مشابه با هر سرامیک اشباع از اکسیژن، سفید رنگ است. زمانی که این ماده دارای کمبود اکسیژن است، رنگ آن به سمت سیاه یا خاکستری حرکت می کند. نمونه های بالک از مولایت که تحت خلأ و در داخل قالب گرافیتی، شکل دهی می شوند، بعد از استحکام بخشی، دارای رنگی مشکی است. پارامترهای شبکه ی کریستالوگرافی، به صورت در جاف در مرحله ی گرمادهی و تفرق نوترونی در دمای اندازه گیری شده است. در زمان حرارت دهی در هوا، نمونه ها به رنگ سفید تغییر رنگ می دهند و با اکسیژن اشباع می شوند.
وقتی اندازه گیری های درجا، تکرار می گردد، یک گروه متفاوت از پارامترهای شبکه یا انبساط گرمایی مشاهده شده است و اندازه گیری های سیکلی نیز، نشاندهنده ی این است که پارامترهای مولایت اشباع از اکسیژن، نیز قابل تکرار می باشد. این رفتار برای حجم سلول واحد کریستالوگرافی، نیز مشاهده شده است. در واقع حجم کریستالوگرافی، از طریق استفاده از محورهای کریستالوگرافی، محاسبه می شود. به طور مشابه، انبساط گرمایی مربوط به اکسید هافنیوم، با استفاده از روش های دیلاتومتری و تحت شرایط اتسمفر خلأ اندازه گیری می شود. در مورد این ماده نیز تغییر در رنگ، مانند مولایت، مشاهده شده است ( شکل 2 را ببینید). بنابراین، مهم است که رفتار استحاله ی فازی، پارامترهای شبکه و خواص مربوط به انبساط گرمایی اکسیدهای سرامیکی، در هوا، اندازه گیری شود.
خلاصه ای از استحاله های فازی غیر فروالکتریک در سرامیک های اکسیدی
بررسی مقالات به چاپ رسیده در مورد استحاله های فازی غیر فروالکتریک در سرامیک ها، و مواد معدنی، بوسیله ی PI انجام شده است. در این بررسی، گزارش هایی در مورد استحاله های فازی بیان شده است. در در جدول های 1، 2 و 3 اطلاعات مربوطه، بیان شده است. این مسئله باید تذکر داده شود که این جداول تنها دو بعدی هستند و استحاله به همراه ترکیب شیمیایی، بیان شده است. در حقیقت، هر ترکیب ممکن است سیستمی باشد که دارای توالی از استحاله هاست. برای مثال، سیستم دی کلسیم سیلیکات، دارای سه فاز با 5 استحاله ی مجزاست که موجب می شود این فازها در طی سرد کردن از دماهای بالا، جدا شوند.
برای برطرف نمودن چالش در طراحی مواد جدید و دما بالا برای نیازهای هوافضای آینده، این ضروری است که تحقیقات علمی پایه ای بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی سرامیک ها، انجام شود. کشف استحاله های فازی جدید دارای کاربردهای بالقوه ای می باشد. برای مثال، مواد دما بالای با قابلیت اطمینان بالا برای نسل بعدی موتورهای هواپیما، مواد با قابلیت تحمل دمایی ...
تحقیق
مقاله
کارآموزی
پایان نامه
پروژه
سمینار
پروپوزال
چهارشنبه 15 دی 1395 ساعت 05:14