مهلا فرقانی - دانشجوی کارشناسی ارشد در رشته الکتروسرامیک، بخش مهندسی مواد – دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز
محمدحسین پایدار - استاد، زمینه تخصصی: الکتروسرامیک، بخش مهندسی مواد – دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز

سنتز ترکیب خالص Mg۲SiO۴ (فورستریت) به روش حالت جامد با استفاده از پودرهای خالص MgO و SiO۲ در حالت غیراستوکیومتری با نسبت MgO/SiO۲=۲.۰۵ انجام شد. سنتز ترکیب خالص فورستریت فرآیندی چالش برانگیز است که به شدت به شرایط عملیات حرارتی بکار گرفته شده بستگی دارد. در تحقیق حاضر اثر میزان درصد فاز Mg۲SiO۴ تشکیل شده پس از انجام عملیات سنتز بر روند چگالش حین انجام عملیات پخت مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور و در راستای تشکیل درصدهای مختلفی از ترکیب Mg۲SiO۴، سنتز این ترکیب بواسطه قرار دادن مخلوط پودرهای ترکیبات اولیه ای که از طریق آسیابکاری به مدت ۲ساعت در شرایط تر تهیه شده بودند، در دماهای ۱۲۵۰، ۱۳۵۰، ۱۳۸۰ و ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت، انجام شد. در ادامه، پودر حاصل از فرآیند سنتز و مخلوط اولیه (پودرهای اولیه مخلوط شده به روش آسیابکاری و بدون کلسینه شدن) با فشار ۲۰۰ مگاپاسکال فشرده شدند و در محدوده دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۵ ساعت در اتمسفر هوا تف جوشی شدند. پودرهای سنتز شده و نمونه های پخت داده شده با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل نشان داد که انجام عملیات سنتز در دمای ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد میتواند منجر به تولید فورستریت خالص شود. این مطالعه همچنین نشان داد که برای کلیه نمونه ها، علی رغم تفاوت در میزان اولیه فاز فورستریت، فاز نهایی پس از انجام عملیات پخت در محدوده دمایی ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد، ترکیب خالص Mg۲SiO۴ است. ضمنا نشان داده شد که با افزایش درصد فاز فورستریت، چگالی نمونه ها افزایش می یابد، بطوریکه حداکثر چگالی برای نمونه سنتز شده در دمای ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت (حاوی ترکیب خالص فورستریت) در شرایط پخت مربوط به دمای ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد و مدت زمان ۵ ساعت، معادل %۹۵ دانستیه تئوری، به دست آمد.

فورستریت، سنتز، روش حالت جامد، سینترینگ