بررسی اثر فرمولاسیون دوغاب در تولید فوم سرامیکی ZrO۲

فوم های سرامیکی گروهی از مواد سرامیکی متخلخل می باشند. یکی از کاربردهای این سرامیکها، استفاده در سیستم راهگاهی به منظور فیلتراسیون فلز مذاب است. در این پژوهش، بهینه سازی استحکام و کاهش دمای سینترینگ فوم سرامیکی زیرکونیایی با تغییر در فرمولاسیون دوغاب، که با تغییر در ترکیب و دمای پخت متفاوت بدست آمد. از روش جایگزینی با اسفنج پلیمری، فوم سرامیکی تولید شد. در این فرایند، اسفنج پلیمری با دوغابی تیکسوتروپ بر پایه ی آب از مخلوط زیرکونیا، دولاپیکس، سیلیس کلوئیدی و بنتونیت که بهترین دوغاب حاوی ۲ درصد بنتونیت و در آسیاب سیاره ای تولید شده بود، پوشش داده شد. اسفنج پلیمری از جنس پلی یورتان به دلیل قابلیت ارتجاعی بالا و پیرولیز بهتر، انتخاب شد. پس از حذف دوغاب اضافی از پلیمر آغشته شده و خشک کردن آنها، نمونه ها به منظور حذف اسفنج پلیمری و ایجاد ترکیب و ساختار مورد نظر، در محدوده دمایی ۱۶۵۰-۱۵۰۰ درجه سانتیگراد تفجوشی شدند. برای مطالعه فازها از پراش پرتو ایکس (XRD) و مورفولوژی ذرات، ریزساختار و شکل کلی تخلخل ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و نیز شناسایی عناصر موجود در فوم ها با طیف سنجی پراش پرتو ایکس (EDS) استفاده شد. با تحلیل این سه آنالیز، سه عدد از بهترین نمونه ها انتخاب و تست استحکام خمشی بر روی آنها انجام شد. پس از آن با استفاده از آنالیز آماری ویبول، قابلیت اعتماد به بهترین نمونه مشخص گردید. این نمونه در دمای ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد تفجوشی شده بود. در نهایت، نتایج نشان داد که درصد زیرکونیای موجود در نمونه معرف خوبی برای استحکام بالاتر نمونه است و نمونه های حاوی ۲ درصد بنتونیت، به دلیل دارا بودن مقدار بیشتر MgO، در دمای تفجوشی ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد و با توجه به دیاگرام فازی دوتایی ZrO۲-MgO، به دلیل تنش و انبساط کمتر، بهترین استحکام و کمترین میکروترک را دارند.

Keywords:

مواد متخلخل , فوم سرامیکی , زیرکونیا , روش حذف اسفنج پلیمری , خاصیت دیرگدازی , فیلتراسیون فلز مذاب