پایان نامه : بررسی ساخت نانو کامپوزیت سیلیس و کاربید سیلیسیم و اکسید سریم با پیوند دهنده مناسب برای صیقل کاری شیشه ها |
 |
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده …………………………………………………………………………………………………………… 1
فصل اول: مقدمه …………………………………………………………………………………………………………… 2
فصل دوم: مروری بر تئوری ها و تحقیقات انجام شده …………………………………………………………….. 4
2-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………… 4
2-2- کامپوزیت ها……………………………………………………………………………………………………… 7
2-2-1- مزایای استفاده از مواد کامپوزیت …………………………………………………………… 9
2-2-2- تاریخچه صنعت کامپوزیتها ……………………………………………………………………. 9
2-3- نانو کامپوزیت ها ……………………………………………………………………………………………. 10
2-3-1- طبقه بندی نانو کامپوزیت ها ……………………………………………………………….. 11
2-3-2- سیلیکات های لایه ای ………………………………………………………………………… 12
2-3-3- ساختار نانو کامپوزیت ………………………………………………………………………… 15
2-3-4- خواص مکانیکی ……………………………………………………………………………….. 17
2-3-5- نانو کامپوزیت های پلیمری …………………………………………………………………. 18
2-4-تعریف و طبقه بندی کاربیدها …………………………………………………………………………… 19
2-5-کاربید سیلیسیم ………………………………………………………………………………………………. 20
2-5-1-مقدمه ………………………………………………………………………………………………… 20
2-5-2-مشخصات عمومی کاربید سیلیسیم ……………………………………………………….. 21
2-5-3-ساختار و ترکیب کاربید سیلیسیم ………………………………………………………….. 21
2-5-4-انواع کاربید سیلیسیم …………………………………………………………………………… 22
2-5-4-1-کاربید سیلیسیم نوع بتا () ………………………………………. 22
2-5-4-2-کاربید سیلیسیم نوع آلفا () …………………………………….. 22
2-5-5- پایداری انواع مختلف SiC بلوری ……………………………………………………….. 23
2-5-6- وضعیت گذشته و فعلی کاربید سیلیسیم ………………………………………………… 24
2-5-7- خلاصه ای از خواص SiC ……………………………………………………………….. 24
2-5-8- برخی کاربرد های SiC ……………………………………………………………………… 26
2-5-8-1- کاربرد به عنوان ساینده …………………………………………………………. 26
2-5-8-2- دیر گدازها و المنت های کوره ……………………………………………….. 26
2-5-8- 3- کاربردهای الکترونی و نوری………………………………………………….. 27
2-5-8-3-1- نیمه هادی کاربید سیلیسیم …………………………………………. 28
فهرست مطالب
عنوان صفحه
2-5-8-3-2- کاربرد در صنعت IC …………………………………………………. 28
2-6- شیشه ……………………………………………………………………………………………………….. 28
2-6-1-تاریخچه شیشه ……………………………………………………………………………………. 28
2-6-2-تعریف شیشه ………………………………………………………………………………………. 29
2-7- اکسید سریم ………………………………………………………………………………………………….. 30
2-7-1- کاربردهای اکسید سریم ………………………………………………………………………. 31
2-8- اکسید سیلیسیم ……………………………………………………………………………………………… 32
2-9- ابزارهای برشی و سایند ها ……………………………………………………………………………… 33
2-9-1- ابزارهای برشی ………………………………………………………………………………….. 33
2-9-2- ساینده‌ها ……………………………………………………………………………………………. 35
2-10-ترکیب پولیش پایه سریم و فرایند آماده سازی آن …………………………………………….. 38
2-11- مشخصات اکسید سریک ……………………………………………………………………………… 39
2-12- فرایند آماده سازی ترکیب …………………………………………………………………………….. 40
2-13- ابزارهای ساینده سرامیکی پیوند داده شده …………………………………………………….. 42
2-13-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………….. 42
2-13-2- فرایند تولید …………………………………………………………………………………….. 42
2-13-3- هدف از تولید ساینده های سرامیکی …………………………………………………. 43
2-13-4- روش ساخت ترکیبات ……………………………………………………………………… 43
فصل سوم: روش تحقیق …………………………………………………………………………………………………….. 44
3-1- مواد اولیه ………………………………………………………………………………………………………. 44
3-1-1- اکسیدسریم ……………………………………………………………………………………….. 44
3-1-2- کاربیدسیلسیم ……………………………………………………………………………………. 45
3-1-3- نانوسیلیس ………………………………………………………………………………………… 45
3-1-4- افزودنی ها ………………………………………………………………………………………… 46
3-2- تجهیزات آزمایشگاهی ……………………………………………………………………………………. 46
3-2-1- هیتر ………………………………………………………………………………………………….. 46
3-2-2- کوره ………………………………………………………………………………………………….. 46
3-2-3- مگنت ……………………………………………………………………………………………….. 46
3-2-4- ترازو ………………………………………………………………………………………………… 46
فهرست مطالب
عنوان صفحه
3-2-5- خشک کن …………………………………………………………………………………………. 46
3-2-6- CCS ……………………………………………………………………………………………….. 46
3-3- ابزار آزمایش و آنالیز نمونه‌ها ………………………………………………………………………….. 47
3-3-1- دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD) ……………………………………………………… 47
3-3-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ……………………………………………… 47
3-3-3- آزمایش اندازه‌گیری استحکام ……………………………………………………………… 47
3-4- روش انجام آزمایش ……………………………………………………………………………………….. 48
3-4-1- تهیه نمونه‌های سری اول …………………………………………………………………….. 48
3-4-1-1- نمونه‌سازی مجموعه A …………………………………………………………. 48
3-4-1-2- نمونه‌سازی مجموعه B …………………………………………………………. 49
3-4-1-3- نمونه‌سازی مجموعه C …………………………………………………………. 51
3-4-2- تهیه نمونه های سری دوم …………………………………………………………………… 51
3-4-2-1- نمونه D ………………………………………………………………………………. 52
3-4-2-2- نمونه E ………………………………………………………………………………. 53
3-4-2-3- نمونه F ………………………………………………………………………………. 53
3-4-2-4- نمونه G ………………………………………………………………………………. 54
3-4-2-5- نمونه H ………………………………………………………………………………. 54
3-4-3-تهیه نمونه های سری سوم ……………………………………………………………………. 55
3-4-3-1- نمونه سازی مجموعه I ………………………………………………………….. 55
3-4-3-2- نمونه سازی مجموعه J …………………………………………………………. 57
3-4-3-3- نمونه سازی سریK ……………………………………………………………… 58
3-4-3-4- نمونه سازی سریL ………………………………………………………………. 59
3-4-3-5- نمونه سازی سری M ……………………………………………………………. 60
3-4-3-6- نمونه سازی سری N …………………………………………………………….. 61
3-4-4- تعیین درصد وزنی جذب آب …………………………………………………………….. 62
3-4-5- انجام آزمایش سایش ………………………………………………………………………….. 63
3-4-6- استفاده از نرم افزار Image Analyzer …………………………………………….. 64
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل چهارم: روش تحقیق ………………………………………………………………………………………………….. 65
4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………… 65
4-2- بررسی شکل ظاهری نمونه ها از نظر دمای پخت ……………………………………………… 65
4-2-1- نتایج نمونه های سری اول ………………………………………………………………….. 65
4-2-2- نتایج نمونه های سری دوم ………………………………………………………………….. 66
4-2-3- نتایج نمونه های سری سوم …………………………………………………………………. 67
4-2-3-1- نمونه های پخته شده در دمای ºc750 و ºc1000 ………………….. 67
4-2-3-2- نمونه های پخته شده در دمای ºc850 ……………………………………. 73
4-2-3-3- نمونه های پخته شده در دمای ºc1050 …………………………………. 77
4-2-3-4- نمونه های پخته شده در دمای ºc950 ……………………………………. 79
4-3- بررسی نتایج آنالیز XRD ………………………………………………………………………………. 82
4-3-1- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه I15 ……………………………………………………. 82
4-3-2- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه I5 ……………………………………………………… 82
4-3-3- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه I2 ……………………………………………………… 83
4-3-4- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه I19 ……………………………………………………. 84
4-3-5- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه N1 ……………………………………………………. 84
4-3-6- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه N4 ……………………………………………………. 85
4-3-7- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه N17……………………………………………………. 86
4-3-8- بررسی نتایج آنالیز XRD نمونه N11 ………………………………………………….. 86
4-3-9- بررسی و مقایسه نتایج آنالیز XRD نمونه N14 و I9 ……………………………… 87
4-3-10- بررسی و مقایسه نتایج آنالیز XRD نمونه N16 و I17 ………………………….. 89
4-4- بررسی نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM )و Image Analyzer……… 91
4-4-1- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونهN1 ……………………………. 91
4-4-2- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونهN4 ……………………………. 92
4-4-3- بررسی نتایج SEM نمونه7N …………………………………………………………….. 93
4-4-4- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونه N11………………………….. 94
4-4-5- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونه N14………………………….. 95
4-4-6- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونه N16………………………….. 96
4-4-7- بررسی نتایج SEM نمونه I2……………………………………………………………… 97
فهرست مطالب
عنوان صفحه
4-4-8- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونه I9 …………………………….. 98
4-4-9- بررسی نتایج SEMو Image Analyzer نمونه I9 …………………………….. 99
4-5- نتایج آزمایش استحکام ……………………………………………………………………………….. 100
4-6- نتایج آزمایش سایش ……………………………………………………………………………………. 101
4-7- تعیین وزن مخصوص ،درصد حجمی و درصد وزنی جذب آب …………………….. 102
فصل پنجم: نتیجه‌گیری ……………………………………………………………………………………………………. 103
منابع و مراجع ……………………………………………………………………………………………………… 104
فهرست اشکال
عنوان صفحه
(شکل2 -1): مثال هایی از مواد مرکب ………………………………………………………………………………….. 8
(شکل 2-2): طراحی از فرایند میان افزایی …………………………………………………………………………. 13
(شکل2-3): تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه رس خالص در بزرگنمایی 10000 ……………. 14
(شکل2-4): ساختار مونت موری لونیت …………………………………………………………………………….. 15
(شکل 2-5): نفوذ پلیمر در فواصل بین لایه ای …………………………………………………………………… 16
(شکل 2-6): ساختارهای مختلف نانو کامپوزیت ها: الف) ساختار لایه ای متناوب . ب) ساختار
بینابین. ج) ساختار پراکنشی لایه ای[25]. …………………………………………………………. 17
(شکل2-7): ساختار SiC ………………………………………………………………………………………………….. 21
(شکل2-8): مکان اتمهای سیلسیم و کربن در SiC ……………………………………………………………… 23
(شکل2-9): صفحه[1120] در انواع 2H-SiC ، 6H-SiC ،3C-SiC ،.4H-SiC ……………… 24
(شکل 2-10): نحوه قرار گرفتن اتمها در ساختار اکسید سریم …………………………………………….. 31
(شکل2-11): نحوه قرار گرفتن اتمها در SiO2 ………………………………………………………………….. 33
(شکل2-12): مثالهایی از ابزارهای برشی برای ماشین کاری فولاد و چدن : قطعات سرامیکی
با عملکرد بالای SPK، سرمتها و و سیستم های ابزاری معمول برای
تراشکاری،فرزکاری،و سوراخکاری …………………………………………………………………………………….. 34
(شکل 2-13): مثالهایی از ابزارهای سنگ زنی و با شکلها و
اندازه های متفاوت……………………………………………………………………………………….. 37
(شکل 2-14): ریز ساختار دانه های سرامیکSapphire Blue برای کاربردهای ساینده ……….. 38
(شکل 3-1): الگوی پراش پرتو X پودر اکسید سریم ………………………………………………………….. 44
(شکل 3-2): الگوی پراش پرتو X پودر کاربید سیلیسیم ……………………………………………………… 45
(شکل 3-3): الگوی پراش پرتو X پودر نانوسیلیس ……………………………………………………………… 45
(شکل 3-4): تصویر دستگاه Universal Testing Machine ………………………………………….. 48
(شکل 3-5): تصویر نمونه آماده شده برای آزمایش سایش …………………………………………………… 63
(شکل 3-6): تصویر پنجره نرم افزار Image Analyzer مورد استفاده جهت آنالیز تصاویر …… 64
(شکل 4-1): تصویر نمونه ساخته شده در مرحله اول ………………………………………………………….. 66
(شکل 4-2): تصویر نمونه ساخته شده در مرحله دوم …………………………………………………………. 66
(شکل 4-3): تصویر چند نمونه نامطلوب …………………………………………………………………………… 67
(شکل4-4): تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه I2دردو بزرگنمایی متفاوت ………………………… 68
(شکل4-5): تصویرمیکروسکوپ نوری ازسطح نمونه I5در بزرگنمایی های متفاوت ………………. 68
فهرست اشکال
عنوان صفحه
(شکل4-6) :شکل ظاهری نمونه I8 ……………………………………………………………………………………. 69
(شکل 4-7): تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه I9در دو بزرکنمایی متفاوت ………………………. 70
(شکل 4-8): تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه I10 در دو بزرکنمایی متفاوت …………………… 70
(شکل 4-9): تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه15I در دو بزرکنمایی متفاوت …………………… 71
(شکل 4-10): تصویرظاهری از نمونه K5 ………………………………………………………………………… 71
(شکل 4-11): تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه17I در دو بزرکنمایی متفاوت …………………. 72
(شکل 4-12) تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه I19 در دو بزرکنمایی متفاوت ………………… 72
(شکل 4-13): شکل ظاهری نمونه M2 : سمت راست زیر نمونه و سمت چپ سطح نمونه …… 73
(شکل 4-14): شکل ظاهری نمونه M4 : سمت راست زیر نمونه و سمت چپ سطح نمونه ….. 74
(شکل 4-15): شکل ظاهری نمونه M8 ……………………………………………………………………………… 74
(شکل 4-16): شکل ظاهری نمونه M11 …………………………………………………………………………… 75
(شکل 4-17): شکل ظاهری نمونه M15 …………………………………………………………………………… 76
(شکل 4-18): شکل ظاهری نمونهM18 …………………………………………………………………………….. 76
(شکل 4-19): شکل ظاهریدو نمونه به هم چسبیده نمونه J3 و J5 ……………………………………… 77
(شکل 4-20): شکل ظاهری نمونه J6 ……………………………………………………………………………….. 78
(شکل 4-21): شکل ظاهری نمونه J8 ……………………………………………………………………………….. 78
(شکل 4-22): شکل ظاهری نمونه J13 …………………………………………………………………………….. 79
(شکل 4-23): شکل ظاهری نمونه J17 …………………………………………………………………………….. 79
(شکل 4-24): شکل ظاهری نمونهN3 ………………………………………………………………………………. 80
(شکل 4-25): شکل ظاهری نمونه N5 …………………………………………………………………………….. 80
(شکل 4-26): شکل ظاهری نمونهN15 …………………………………………………………………………….. 81
(شکل 4-27): شکل ظاهری نمونهN17 ……………………………………………………………………………. 81
(شکل4-28): تصویر پراش پرتو X نمونه I15 ……………………………………………………………………. 82
(شکل4-29): تصویر پراش پرتو X نمونه I5 ………………………………………………………………………. 83
(شکل4-30): تصویر پراش پرتو X نمونه I2……………………………………………………………………….. 83
(شکل4-31): تصویر پراش پرتو X نمونه I19…………………………………………………………………….. 84
(شکل4-32): تصویر پراش پرتو X نمونه N1 …………………………………………………………………….. 85
(شکل4-33): تصویر پراش پرتو X نمونه N4 …………………………………………………………………….. 85
(شکل4-34): تصویر پراش پرتو X نمونه N7 …………………………………………………………………….. 86
فهرست اشکال
عنوان صفحه
(شکل4-35): تصویر پراش پرتو X نمونه N11 ………………………………………………………………….. 87
(شکل4-36): تصویر پراش پرتو X نمونه I9……………………………………………………………………….. 87
(شکل4-37): تصویر پراش پرتو X نمونه N14…………………………………………………………………… 88
(شکل4-38): مقایسه تصویر پراش پرتو X نمونه N14و I9 ………………………………………………… 89
(شکل4-39): تصویر پراش پرتو X نمونه I17…………………………………………………………………….. 89
(شکل4-40): تصویر پراش پرتو X نمونه N16 ………………………………………………………………….. 90
(شکل4-41): مقایسه تصویر پراش پرتو X نمونه N16 و I17………………………………………………. 91
(شکل4-42): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه N1 در بزرگنمایی 500 و 2000 برابر .. 92
(شکل4-43): توزیع اندازه دانه در نمونه N1 ……………………………………………………………………. 92
(شکل4-44): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه N4 در بزرگنمایی 500 و 2000 برابر … 93
(شکل4-45): توزیع اندازه دانه در نمونه N4………………………………………………………………………. 93
(شکل4-46): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه7N در بزرگنمایی 500 و 2000 برابر ….. 94
(شکل4-47): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه N11 در بزرگنمایی 500 و 2000 برابر .. 94
(شکل4-48): توزیع اندازه دانه در نمونه N11 …………………………………………………………………… 95
(شکل4-49): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه N14در بزرگنمایی 500 و 2000 برابر … 95
(شکل4-50): توزیع اندازه دانه در نمونه N14……………………………………………………………………. 96
(شکل4-51): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه N16 دربزرگنمایی 500 و 2000 برابر … 96
(شکل4-52): توزیع اندازه دانه در نمونه N16 …………………………………………………………………… 97
(شکل4-53): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه I2 دربزرگنمایی 500 و 2000 برابر …….. 97
(شکل4-54): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه I2 دربزرگنمایی 500 و 2000 برابر …….. 98
(شکل4-55): توزیع اندازه دانه در نمونه I2………………………………………………………………………… 98
(شکل4-56): تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه I9 دربزرگنمایی 500 و 2000 برابر …….. 99
(شکل4-57): توزیع اندازه دانه در نمونه I9 ……………………………………………………………………….. 99
(شکل4-58): نمودار ستونی نتایج استحکام نمونه ها ………………………………………………………… 100
(شکل4-59): نمودار رسم شده توسط دستگاه CCS ……………………………………………………….. 101
(شکل4-60): نمودار ستونی نتایج آزمایش سایش …………………………………………………………….. 102
فهرست جداول
عنوان صفحه
(جدول 1-2): طبقه بندی نانو مواد، بر اساس پارامترهای مختلف ………………………………………….. 5
(جدول 2-2): ترکیبات معمول ………………………………………………………………………………………….. 22
(جدول 2-3): خلاصه ای از ویژگی ها و خواص کاربید سیلیسیم (توجه : زمانی که ساختار ذکر
نشده، مقادیر گزارش شده مربوط بهاست . زمانی که د ما ذکر نشده است ،
دمای آزمایش است ). ………………………………………………………………………. 25
(جدول 2-4): خواص فیزیکی اکسید سریم ………………………………………………………………………… 31
(جدول 2-5): خواص فیزیکی SiO2…………………………………………………………………………………. 32
(جدول 2-6): کاربرد های ویژه ابزارهای برشی سرامیکی ……………………………………………………. 35
(جدول 2-7): فرایندهای ماشینکاری ساینده ………………………………………………………………………. 38
(جدول 3-1): ترکیب شیمیایی اکسید سریم مورد استفاده در تحقیق ……………………………………… 44
(جدول3-2): ترکیب شیمیایی نمونه های مجموعه A …………………………………………………………… 49
(جدول 3-3): ترکیب شیمیایی نمونه های پایه Cerox S …………………………………………………… 50
(جدول 3-4): ترکیب شیمیایی نمونه های پایه Cerox GG ……………………………………………….. 50
(جدول 3-5): ترکیب شیمیایی نمونه های مجموعه C …………………………………………………………. 51
(جدول 3-6): ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده در ترکیب پولیش نمونه 1D ……………… 52
(جدول 3-7): ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده در ترکیب پولیش نمونه 2D ……………… 52
(جدول 3-8): ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده در ترکیب پولیش نمونه 3D ……………… 52
(جدول 3-9): ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده در ترکیب پولیش نمونه E …………………. 53
(جدول 3-10): ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده در ترکیب پولیش سریF ………………… 53
(جدول 3-11): ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده در ترکیب پولیش نمونهG ……………….. 54
فرم در حال بارگذاری ...
|
[دوشنبه 1399-10-01] [ 03:30:00 ب.ظ ]
|
