در این تحقیق بررسی تاثیر افزودنی کلرید منیزیم بر تشکیل اسپینل نانو کریستالی آلومینات منیزیم و مطالعه ی سرعت تشکیل آن با استفاده از این افزودنی مد نظر قرار گرفته است. بدین منظور، کربنات منیزیم (منیزیت) و آلومینای کلسینه شده به عنوان مواد اولیه برای سنتز اسپینل مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا آلومینای کلسینه شده و کربنات منیزیم به منظور سنتز اسپینل استوکیومتریک با نسبت 1:1 مخلوط شده و به مدت یک ساعت در دمای °c 1100 کلسینه شده و به مدت 24 ساعت تحت سایش در آسیاب گلوله ای قرار گرفت تا توزیع مناسب اندازه ذرات حاصل گردد. سپس ترکیباتی با مقادیر مختلف کلرید منیزیم تحت پرس به صورت قرص در آمده و در محدوده دمای °c 1500 -1300 به مدت 3 ساعت تحت پخت قرار گرفتند. خواص فیزیکی، آنالیز حرارتی همزمان، ترکیب فازی و ریز ساختاری نمونه های پخت شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب بدون کلرید منیزیم چگالی بسیار کمی در دمای پخت °c 1300 دارد. اما با افزایش دمای پخت به °c 1500 افزایش قابل توجهی در چگالی و کاهش تخلخل مشاهده شد. از طرف دیگر با افزودن کلرید منیزیم و افزایش مقدار آن چگالی حجمی ترکیب در همه دماهای پخت افزایش می یابد. افزایش قابل ملاحظه ای در چگالی حجمی بدنه در دماهای پخت مورد استفاده با افزودن مقادیر بالای 3 درصد وزنی کلرید منیزیم دیده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که اسپینل می تواند در دماهای خیلی کمتری (°c400) نیز با روش مخلوط پودرها تولید شود. در دمای °c400 ذرات بسیار کوچک و در نتیجه بسیار فعال اکسید منیزیم تشکیل شده از پیروهیدرولیز کلرید منیزیم می توانند با آلومینای موجود در ترکیب واکنش داده و باعث تشکیل اسپینل آلومینات منیزیم گردد. تصاویر ریزساختاری در دمای °c400 تشکیل نانو ذرات اسپینل را در این دما نشان داد. افزودن کلرید منیزیم باعث کاهش فازهای کوراندوم و پریکلاس به عنوان مواد اولیه و افزایش میزان فاز اسپینل در همه دماهای پخت می گردد. دمای پخت °c1300 برای تشکیل اسپینل در این ترکیب حتی با وجود استفاده از کلرید منیزیم کافی نیست و استفاده از دمای پخت °c 1500 جهت تکمیل شدن بیشتر واکنش تشکیل اسپینل در ترکیب مورد استفاده ضروری است. به نظر می رسد آلومینای وارد شده از طریق آسیاب گلوله ای باعث شده تا نسبت های استوکیومتری بین مواد اولیه مصرفی حفظ شود. بنابراین آلومینای غنی از منیزیا تشکیل نشده و بصورت استوکیومتری می باشد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که افزودن کلرید منیزیم باعث کاهش اندازه ذرات اسپینل های تشکیل شده در ساختار می گردد. مقادیر انرژی فعال سازی برای نمونه بدون افزودنی کلرید منیزیم 06/93 کیلوکالری بر مول و برای نمونه حاوی 6 درصد کلرید منیزیم، مقدار این انرژی 71/55 کیلوکالری بر مول بدست آمد که نشان می دهد انرژی کمتری برای تشکیل فاز اسپینل آلومینات منیزیم با استفاده از افزودنی کلرید منیزیم مورد نیاز می باشد.

در این پژوهش ساخت کامپوزیت های متخلخل کاربیدسیلیکونی اتصال کوردیریتی مورد توجه قرار گرفته و تأثیر پارامترهایی همانند نوع و مقدار مواد اولیه، دمای پخت، مقدار کاربید سیلیکون، نوع و مقدار عامل تخلخل ساز و افزودنی کلرید منیزیم بر خواص و ویژگی های این نوع کامپوزیت ها شامل خواص فیزیکی و مکانیکی، ترکیب فازی و ریزساختار مورد بررسی قرار گرفته است. در این ارتباط از مواد اولیه ای همانند تالک و کائولن برای تشکیل کوردیریت و از گرافیت و اسفنج پلی اورتان برای ایجاد تخلخل استفاده گردید. همچنین تاثیر سه دمای پخت c°1300،1250 ،1200 بر ترکیب فازی این نوع کامپوزیت ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نوع تالک و کائولن به عنوان مواد اولیه مورد استفاده و نسبت بین آنها تأثیر زیادی بر میزان فاز کوردیریت و دیگر فازهای تشکیل شده همانند مولایت و کریستوبالیت دارد. در این ارتباط نسبت 30 درصد تالک لوزاناک به 70 درصد کائولن زتلیتز می تواند بیشترین مقدار فاز کوردیریت را بعنوان فاز زمینه کامپوزیت ایجاد کند. طبق بررسی های فازی با افزایش دما از میزان فاز مولایت کاسته و به مقدار فاز کوردیریت افزوده می شود. همچنین دمای مناسب برای انجام واکنش کامل بین تالک و کائولن و تشکیل مقدار مناسب کوردیریت c?1250 می باشد. افزودن 2 درصد وزنی کلرید منیزیم باعث افزایش فاز کوردیریت شده و با افزودن رشد گردنه ها و اتصالات بین ذرات می تواند باعث افزایش استحکام سرامیک های کاربیدسیلیکونی متخلخل گردد. با توجه به مواد اولیه مصرفی و مقدار فازهای تشکیل شده مقدار 60 درصد کاربید سیلیکون به همراه 40 درصد کوردیریت برای ساخت این نوع کامپوزیت ها استفاده شد. با توجه به نتایج آنالیز فازی افزودن کاربید سیلیکون باعث تشکیل فاز کوراندوم در ترکیب می گردد که تشکیل فاز کوراندوم را می توان به خاصیت احیاء کنندگی کاربید سیلیکون نسبت داد. با افزایش دما کوراندوم تشکیل شده ناشی از احیاء کاربید سیلیکون می تواند با سیلیس آمورف ناشی از اکسیداسیون سطحی ذرات کاربید سیلیکون وارد واکنش شود و تشکیل مولایت سوزنی شکل دهد. تشکیل فاز مولایت در کنار فاز کوردیریت بعنوان فاز اتصالی زمینه می تواند شرایط مناسب تری را به لحاظ خواص و ویژگی های مکانیکی برای این نوع کامپوزیت ها فراهم کند. افزایش میزان گرافیت باعث افزایش درصد تخلخل و در نتیجه کاهش استحکام این نوع کامپوزیت ها می گردد. میزان تخلخل بدین منظور باید در حد بهینه کنترل شود که بدین منظور مقدار 30 درصد گرافیت برای ساخت این نوع کامپوزیت ها به عنوان مقدار بهینه در نظر گرفته شد. نمونه های تولید شده با عامل تخلخل ساز گرافیت به دلیل ایجاد ساختاری با تخلخل های بسیار ریز و غیر پیوسته نسبت به نمونه های ایجاد شده با عامل اسفنج پلی اورتان که ساختار سلول باز داشته استحکام بیشتری را نشان می دهند.

سرباره ماده ای غیر فلزی بوده که به عنوان محصول فرعی در هنگام تولید مواد فلزی بدست می آید. سرباره کنورتور (bofs)ماده تولید شده در حین پالایش فولاد خام در کنورتور می باشد. میزان تولید این ماده در حدود 20-10% از کل وزن فولاد تولیدی می باشد که با توجه به تولید مداوم این ماده و هم چنین عدم وجود کاربرد ثابت و مشخص، مشکلاتی از لحاظ زیست محیطی و انباشتگی فضا در کارخانه های تولید آهن و فولاد بوجود آورده است. تجربه استفاده از سایر محصولات سرباره ای در صنعت سیمان ما را بر آن داشت تا با بررسی خواص و ویژگی های این ماده اثر افزودن آن را بر خواص سیمان پرتلند معمولی (opc) بررسی و نتایج با دو نوع سرباره دیگر آهن و فولاد مقایسه شود. از اینرو، ابتدا با نمونه برداری دقیق و اصولی یک ترکیب مشخص از مواد اولیه بدست آمد، نمونه حاصل توسط آسیاب گلوله ای مورد خردایش قرار گرفت. به منظور شناخت ترکیب شیمیایی و مینرال های موجود در مواد اولیه، آزمون های فلورسانت اشعه ایکس (xrf) و پراش اشعه ایکس (xrd) در مورد آنها صورت گرفت که نمایان-گر حضور فازهای سیمانی فعال و مقادیری فاز پرتلندیت در ترکیب آنها بود. سپس با ساخت ترکیب هایی حاوی مقادیر مختلف سرباره که جایگزین سیمان شدند، اثر این مواد بر سه حالت مختلف مخلوط های سیمانی بررسی شد. خواص رئولوژیکی، هدایت الکتریکی و قلیاییت در حالت دوغاب، خواص گیرشی در حالت خمیر و هم چنین خواص مکانیکی نمونه های ملات با عمرهای 3، 7، 28 و 90 روزه بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که استفاده از سرباره کنورتور باعث کاهش سیالیت دوغاب های سیمانی و افزایش زمان گیرش خمیر می شود. به علاوه، مقادیر زیاد سرباره کنورتور در ترکیب باعث جذب آب بالایی می شود که دلیل آن حضور فاز پرتلندیت و آهک آزاد در ترکیب می باشد. با بررسی های ریزساختاری که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت مشخص شد که استفاده از سرباره کنورتور در سیمان باعث تشکیل ساختاری غیر یکنواخت و متخلخل شامل فازهای سوزنی شکل کلسیم سیلیکات هیدراته (c-s-h) می شوند. در پی آنالیز محصولات هیدراسیون توسط پراش پرتوی ایکس مقادیری فازهای هیدراته نشده و غیر فعال هم در ترکیب یافت شد. لذا به منظور فعال ساختن فازهای موجود در ترکیب، اثر افزودن فعال ساز قلیایی کلراید کلسیم (cacl2) و هم چنین نانو سیلیس بر خواص مخلوط های سیمانی حاوی این نوع سرباره هم بررسی شد. نتایج بدست آمده از مثبت بودن اثر این مواد بر خواص خمیر و ملات خبر دادند. به خصوص در مورد نانو سیلیس، این ماده با فاز پرتلندیت و هم چنین دیگر فازهای کمتر فعال موجود در سرباره واکنش داده و باعث رشد کریستال های کلسیم سیلیکات هیدراته و تشکیل کریستال های صفحه ای شکل توبرموریت در ساختار شد، که ترکیب تشکیل شده حفرات ریز موجود در ترکیب را نیز به خوبی پرکرده و باعث افزایش استحکام مکانیکی نمونه-های حاوی سرباره و نانو سیلیس می باشد. تصاویر میکروسکوپی از این نمونه ها ریز ساختاری یکنواخت تر و متراکم تر را نشان داده است.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی روشی نوین برای سنتز هرسینیت feal2o4 در اتمسفر هوا است. برای این منظور، محلولی با نسبت مولی 1:2 = fe2+:al3+ با حل کردن مقادیر متناظر کلریدهای آلومینیم شش آب و آهن (ii) چهار آب تهیه شد. سپس مقادیر متفاوتی از منیزیم کلرید به محلول اولیه اضافه شد. رسوب حاصل به وسیله سانتریفوژ از مایع جدا و برای خروج یون های کلر و دیگر محصولات ناخواسته به وسیله آب مقطر شستشو داده شد و در دمای ?c110 به مدت 24 ساعت درون خشک کن الکتریکی قرار گرفت. سپس نمونه ها در دماهای ?c1300، ?c1400 و ?c1500به مدت 5 ساعت در اتمسفر هوا کلسینه شدند. در گام نخست ترکیب فازی و ریزساختار نمونه ها به وسیله آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مطالعه شد. نتایج نشان دادند تشکیل هرسینیت در نتیجه افزودن mgcl2 رخ داد و با افزایش مقدار mgcl2 افزایش یافت تا اینکه در نسبت مولی 1 (mg2+:fe2+) در دمای ?c1400 و نسبت های مولی 75/0 و 1 در دمای ?c1500 به صورت تک فازایجاد شد. با افزایش دمای کلسیناسیون اندازه بلورک های هرسینیت افزایش و با افزایش mgcl2 کاهش یافت. دمای کلسیناسیون اختلاف جدی در اندازه ذرات و مورفولوژی هرسینیت ایجاد کرد. در گام بعد سازوکار تشکیل هرسینیت توسط طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir)، آنالیز حرارتی هم زمان (sta)، پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. نتایج نشان دادند در دمایی در حدود ?c800 اسپینل از واکنش فازهای mgo و ?-al2o3 به صورت درجا تشکیل شد. اسپینل ایجاد شده شرایط مناسبی برای به وجود آمدن هرسینیت فراهم کرد و محلول جامدی بر پایه هرسینیت ((fe,mg)o.al2o3) از اسپینل به وجود آمد. مشاهدات نشان دادند مورفولوژی هرسینیت ایجاد شده به اسپینلی که به صورت درجا تشکیل می شود بستگی دارد وبه نظر می رسد هرسینیت های با ساختار ستونی از تبدیل ذرات اسپینل شکل گرفته از واکنش mgo و ?-al2o3و هرسینیت های با اشکال تخته ای و هشت وجهی در اثر واکنش mgo با فاز کوراندوم ?-al2o3 ایجاد شده اند. برای بررسی اثر افزودن هرسینیت سنتز شده بر مقاومت به شوک حرارتی بدنه های دیرگداز منیزیایی دو نوع نمونه با ترکیب %100 منیزیا و( %93 منیزیا + %7 هرسینیت) تهیه شد. نیمی از هر دو گروه نمونه ها در یک چرخه شوک حرارتی قرار گرفتند و سپس چگالی بالک، تخلخل ظاهری، استحکام خمشی سرد و ریز ساختار بدنه های شوک دیده و شوک ندیده ارزیابی شد. افت استحکام نمونه های منیزیا – هرسینیتی حدود %240 کمتر از نمونه های منیزیایی بود. علت این امر حضور فاز هرسینیت در مرز دانه های منیزیا است که به علت اختلاف ضریب انبساط حرارتی باعث به وجود آمدن ترک های موئین به صورت مرز دانه ای می شود.

در این تحقیق، ساخت نانوکامپوزیت های کاربید سیلیسیم اتصال مولایتی از طریق روش های سل – ژل و ریخته گری ژلی مد نظر قرار گرفت. به همین دلیل، از سل های نانوسیلیس و نانوآلومینا جهت ایجاد ژلاسیون استفاده شد. از طرف دیگر اثر نوع فرآیند بر ساخت این نوع نانوکامپوزیت ها بررسی شد. علاوه بر این از نانوذرات آلومینا و نانوذرات کاربید سیلیسیم برای ساخت این نانوکامپوزیت ها استفاده شد و سپس خواص این نانوکامپوزیت ها ارزیابی شد و نتایج با میکروذرات آلومینا و کاربید سیلیسیم مقایسه شد. دمای پخت و رفتار حرارتی نانوکامپوزیت با استفاده از آنالیز حرارتی همزمان ارزیابی شد. علاوه بر این، خواص فیزیکی، استحکام مکانیکی، درجه اکسیداسیون، ترکیب فازی و ریزساختار این نانوکامپوزیت ها پس از پخت در c°1300 تحت اتمسفر هوا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از فرآیند ریخته گری ژل منجر به ساخت نانوکامپوزیت های آلومینا – کاربید سیلیسیم اتصال مولایتی می شود و روش سل – ژل برای ساخت آن مناسب نیست. از طرف دیگر، استفاده از نانوآلومینا تاثیر زیادی بر میزان فاز مولایت و درنتیجه استحکام مکانیکی و ریزساختار این نانوکامپوزیت ها دارد. استفاده از نانوآلومینا به دلیل سطح ویژه بالای آن منجر به تشکیل فاز مولایت در دمای پایین تر می شود. همچنین نانوآلومینا باعث کاهش تخلخل می-شود که منجر به کاهش اکسیداسیون ذرات کاربید سیلیسیم در ترکیب می شود. اکسیداسیون شدید ذرات کاربید سیلیسیم در ترکیب حاوی نانوکاربید سیلیسیم اتفاق می افتد که منجر به تشکیل فاز سیلیس آمورف می شود. تشکیل این فاز میزان تخلخل بدنه کامپوزیت را کاهش و انحلال ذرات آلومینا را افزایش می دهد. بنابراین فاز مولایت نمی تواند در این نوع ترکیب تشکیل شود. از طرف دیگر، استفاده از مخلوط میکرو و نانوذرات کاربید سیلیسیم ( با نسبت 50:50 درصد وزنی ) منجر به ساخت نانوکامپوزیت حاوی مقادیر مناسب فازهای مولایت و کاربید سیلیسیم می شود. افزودن نانو تیتانیا می تواند مقدار فاز مولایت را به دلیل ایجاد جای خالی کاتیونی در ساختار کوراندوم افزایش دهد. همچنین بهبود خواص این نوع نانو کامپوزیت ها با افزودن نانوتیتانیا مشاهده می شود.

بیوسرامیک ها یک دسته عمومی از مواد غیرآلی غیرفلزی هستند که به شکل کاشتنی یا عضو مصنوعی در بدن انسان به کار می روند. سیمان های زیست فعال در سیستم های کلسیم فسفاتی، کلسیم سیلیکاتی و کلسیم آلومیناتی، به دلیل توانایی پیوند با بافت های نرم و سخت از جمله مهم ترین بیومواد مصرفی در پزشکی و دندانپزشکی برای کاربردهای چون ترمیم عیوب استخوانی و نوسازی فک و صورت هستند. هدف از پژوهش حاضر، تهیه، مشخصه یابی و ارزیابی سیمان زیست فعال سرامیکی مطابق با روش های مستند موجود و همچنین شناسایی مناسب ترین ترکیب برای کاربرد در بدن است. از این رو به منظور بررسی تأثیر نانوسیلیس روی خواص فیزیکی، مکانیکی و بیولوژیکی سیمان کلسیم آلومیناتی، از این افزودنی در مقادیر 0، 2، 5 و 8 درصد وزنی استفاده شد. با هدف شناخت ترکیب شیمیایی و مینرال های موجود در نمونه های تهیه شده از تکنیک های پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف سنجی تبدیل فوریه فرو سرخ (ftir) بهره گرفته شد. خواص فیزیکی نمونه های سیمانی اعم از دانسیته بالک و تخلخل باز و همچنین خواص مکانیکی شامل استحکام های فشاری و خمشی بررسی شد. به منظور بررسی زیست فعالی مخلوط های سیمانی تهیه شده از آزمون های برون تنی و درون تنی شامل غوطه ور کردن نمونه ها در محلول شبیه سازی شده بدن و کاشت نمونه های سیمانی با ترکیب های مختلف در زیر پوست موش استفاده شد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که نانوسیلیس قادر است با کنترل فرآیند هیدراسیون سیمان کلسیم آلومیناتی باعث اصلاح ساختار و افزایش استحکام نمونه ها شود. با بررسی های ریزساختاری که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت مشخص شد که سطح تمام نمونه های کلسیم آلومیناتی توسط لایه ای از هیدروکسی آپاتیت پوشانده شده است. این رفتار زیستی حاکی از زیست فعالی ترکیب سیمانی مورد مطالعه بود. ارزیابی زیستی این سیمان در شرایط درون تنی حاکی از جذب نمونه های سیمانی توسط بافت و همچنین نبود هیچ گونه عفونت در محل کاشت بود. بر اساس نتایج حاصل از آزمون های برون تنی و درون تنی، بهترین رفتار زیستی در نمونه کلسیم آلومیناتی حاوی 2 درصد وزنی نانوسیلیس مشاهده شد. در نهایت تأیید می شود که این ترکیب می تواند در کنار بافت سخت برای درمان نقص و ترمیم عیوب استخوانی با ضریب اطمینان بالایی به کار برده شود.

مواد دیرگداز منیزیت-گرافیت(mgo-x-c ) به طور گسترده در صنعت ساخت فولاد، عمدتا در پاتیل ریخته گری فولاد، کنورتورهای پایه اکسیژنی، کوره های قوس الکتریکی و همچنین در تولید فولاد ثانویه استفاده می شوند. عمدتا به دلیل سازگاری خوب ، مقاومت در برابر شوک حرارتی، انبساط حرارتی کم، مقاومت عالی در برابر خوردگی، مقاومت بالا دربرابر نفوذ سرباره و ترشوندگی کم می باشد. در دیرگدازهای منیزیت- گرافیت معمولا 20-8 درصد وزنی گرافیت استفاده می شود. عملکرد کربن بسته و متراکم کردن ساختار متخلخل، بهبود خوردگی سرباره و فلز با توجه به ویژگی عدم ترشوندگی و بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی به دلیل هدایت حرارتی بالا و انبساط حرارتی پایین می باشد. با این حال آجر دیرگداز در اختلاط با کربن از دو مشکل اصلی استحکام مکانیکی پایین و استعداد اکسیداسیون بالای کربن در دمای بالا رنج می برد. کربن از مقاومت پایین در برابر اکسیداسیون رنج می برد و می تواند به شکل های co و co2 اکسید شده و در نتیجه یک ساختار متخلخل با استحکام و مقاومت پایین در برابر خوردگی ایجاد خواهد کرد. پیشگیری از اکسیداسیون کربن با استفاده از آنتی اکسیدان ها است که با اکسیژن خارجی واکنش نشان می دهند و اکسیده می شوند و از کربن محافظت می کنند که نتیجه آن سبب حفظ ساختار آجر و خواص آن می گردند. در این پژوهش اثر نانو ذرات کاربید سیلیسیم و نانو ذرات تیتانیا بر خواص آجرهای دیرگداز mgo-c مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری آجرهای دیرگداز در دماهای c?200و c?1650، استحکام فشاری سرد(ccs) در دمایc?1650 ، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای c?1200 و c?1400 و مقاومت در برابر خوردگی در دمای c?1650 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بررسی های خوردگی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) مورد مطالعه قرار گرفت و فازهای تشکیل شده به کمک دستگاه پراش پرتو ایکس(xrd) تعیین گردید. بررسی ها نشان می دهد که افزودن نانو ذرات به دلیل کم بودن مقدار مصرفی در دماهای پایین تاثیر چندانی بر چگالی و تخلخل ظاهری ندارد. اما در دمای c?1650 به دلیل سنتز فازهای کاربید سیلیسیم از نانو تیتانیا و سنتز فازهای سیلیکاتی از نانو کاربید سیلیسیم و سیلیس منجر به تولید گازco و خروج آن از سیستم و کاهش چگالی ظاهری و افزایش تخلخل ظاهری می گردد. اما در بررسی استحکام فشاری سرد مشخص گردید که افزودن نانو ذرات کاربید سیلیسیم سبب بهبود استحکام فشاری سرد می گردد که افزایش در مقدار 3/0 درصد وزنی بالاتر می باشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان داد که افزودن نانو ذرات تیتانیا و سیلیس به دلیل تخلخل بالاتر در نمونه های حاضر استحکام فشاری کاهش می یابد و این کاهش با افزایش مقدار مصرفی به 9/0 درصد وزنی بیشتر می باشد. اما در بررسی های مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی مشخص گردید که افزودن هم زمان نانو ذرات تیتانیا و کاربید سیلیسیم به دلیل استفاده از هر دو مکانیزم ضد اکسیدانی بیشترین تاثیر را در بهبود خواص فوق داشته اند. همچنین نتایج حاصل نشان داد که افزودن نانو ذرات ذکر شده در کل سبب بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی می شوند که این بهبود در 6/0 درصد وزنی بیشتر می باشد.

هدف از این مطالعه، آماده سازی و مقایسه خواص فیزیکی، مکانیکی و بیولوژیکی نانوذرات بیوسرامیکی آکرمانیت (ca2mgsi2o7)، مرونیت (ca3mgsi2o8) و دیوپسید (camgsi2o6) بود. سه سرامیک با روش سل – ژل تهیه شد. آنالیز فازی آن ها به روش آزمون پراش پرتو ایکس (xrd) انجام شد و استحکام فشاری و مدول یانگ قرص های سرامیکی نیز تعیین گردید. پتانسیل زتا در سرم فیزیولوژیکی اندازه گیری شد. علاوه براین توانایی تشکیل آپاتیت در محلول شبیه سازی شده بدن و سمیت سلولی نانوذرات با استفاده از روش mtt و تکثیر سلول های بنیادی مغز استخوان انسانی (hmscs) در تماس با سه سرامیک مورد ارزیابی قرار گرفت. با اندازه گیری مقادیر پتانسیل زتا مشخص شد که پتانسیل زتای آکرمانیت بیشتر (منفی تر) از مرونیت و مرونیت بیشتر (منفی تر) از دیوپسید بود. سرامیک اکرمانیت خواص مکانیکی نزدیک به استخوان قشری انسان را نشان داد. برای آکرمانیت استحکام فشاری 148 مگاپاسکال و مدول یانگ 42 گیگا پاسکال اندازه گیری شد. همچنین نتایج نشان داد که در مقایسه با مرونیت و دیوپسید، آکرمانیت توانایی بیشتری برای تشکیل آپاتیت در محلول شبیه سازی شده بدن دارد. روش mtt زیستایی و تکثیر سلول های بنیادی مغز استخوان انسانی (hmscs) در تماس با آکرمانیت و مرونیت را تایید کرد. نتایج آزمون mtt، غیر سمی بودن سرامیک های آکرمانیت و مرونیت را تایید کرد و نشان داد که زیستایی تکثیر سلول های بنیلدی مغز استخوان در تماس با نانو ذرات آکرمانیت افزایش می یابد. این نتایج همچنین نشان داد که نانو ذرات دیوپسید سمی بود.تمامی این یافته ها نشان می دهد که در تمامی کاربرد ها، بیوسرامیک آکرماننیت می تواند یک گزینه مناسب باشد و زمانی که زیست سازگاری بالا، خواص مکانیکی بالا و زیست فعالی مورد نیاز است می توان سرامیک آکرمانیت را پیشنهاد کرد.

در تحقیق حاضر سنتز هرسنیت با استفاده از لجن کنورتور ذوب آهن اصفهان و اسپینل آلومینات منیزیم (64% ، 66% و 76% آلومینا) با نسبت های مختلف تحت اتمسفر معمولی هوا مد نظر قرارگرفت. سپس اثر دما های مختلف 1300، 1400 و c° 1500 بر سنتز هرسنیت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر افزودنی های نانو تیتانیا، کلرید منیزیم و نانو اسپینل آلومینات منیزیم نیز بر سنتز هرسنیت بررسی شد. در این ارتباط خواص فیزیکی، آنالیز فازی و ریز ساختار هرسنیت سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده سنتز هرسنیت با استفاده از لجن کنورتور به دلیل اکسید آهن زیاد موجود در آن امکان پذیر است. تشکیل هرسنیت با استفاده از اسپینل 64% و 66% آلومینا با نسبت 35:65 درصد اسپینل و اکسید آهن موجود در لجن به صورت تک فاز می باشد. تمامی نمونه ها با نسبت 40:60 درصد اسپینل و اکسید آهن موجود در لجن همراه با مقدار کمی فاز مگنتیت باقیمانده بود. در هرسنیت سنتز شده با استفاده از اسپینل 76% آلومینا نیز مقدار کمی فاز مگنتیت باقیمانده مشاهده شد. نتایج نشان داد که به دلیل تشکیل کامل هرسنیت، دمای مناسب جهت سنتز c° 1400 می باشد. با سینتر کردن در دمای c° 1300 واکنش ها کامل نشده و با سینتر کردن در دمای c° 1500 بلورک های هرسنیت دچار رشد افراطی می شوند. همچنین افزودنی نانو اسپینل باعث تشکیل هرسنیت بیشتر در دمای c° 1300 و افزودنی نانو تیتانیا نیز باعث افزایش مقدار هرسنیت تشکیل شده گردید. افزودن کلرید منیزیم باعث افزایش دانسیته ظاهری و کاهش اندازه بلورک های هرسنیت شد.

در پژوهش حاضر از ترکیب اسپینل آلومینات منیزیم حاوی 66% آلومینا به مقدار 65% وزنی و لجن کنورتور به مقدار 35% وزنی جهت سنتز هرسنیت استفاده شد. سپس هرسنیت سنتز شده در ساخت دیرگداز منیزیا-هرسنیتی استفاده گردید. همچنین ترکیب اسپینل آلومینات منیزیم حاوی 66% و 76% آلومینا و لجن کنورتور با نسبت های مختلف به طور مستقیم در ساخت دیرگداز استفاده شد تا تشکیل هرسنیت به صورت درجا بین دانه های منیزیا بررسی شود. اثر افزودن نانو ذرات منیزیا روی خواص آجرهای دیرگداز منیزیا-هرسنیتی، با درصدهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی اثر دمای پخت، فرایند پخت در دمای ?1400 و ?1500 به مدت 3 ساعت ارزیابی گردید. در این ارتباط، خواص فیزیکی و مکانیکی، ترکیب فازی، ریزساختار و مقاومت به شوک حرارتی آجرهای دیرگداز ساخته شده تجزیه و تحلیل شد.. نتایج نشان داد که استفاده از هرسنیت سنتز شده در دیرگدازهای منیزیایی، دما و زمان پخت را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این امر به تشکیل پیوند هرسنیتی بین ذرات منیزیا در دمای پایین تر نسبت داده می شود. نتایج آنالیز فازی نشان داد که هرسنیت به خوبی تشکیل شده و نتایج ریزساختار نشان داد که هرسنیت در روش سنتز درجا به طور مناسب مابین ذرات منیزیا ایجاد و باعث اتصال آن ها شده است. با ارزیابی استحکام فشاری بدنه های منیزیا–هرسنیتی مشخص شد که تولید درجای هرسنیت استحکام را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. ولی تأثیر زیادی روی مقاومت به شوک حرارتی ندارد. همچنین افزودن نانومنیزیا به دیرگداز با افزایش اتصالات بین ذرات به افزایش استحکام کمک می کند.

در این پژوهش تأثیر افزودن نانو اسپینل آلومینات منیزیم و نانو کاربیدسیلیسیم بر خواص دیرگدازهای ریختنی خودجاری کم سیمان در سیستم al2o3-sic-c مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب مواد اولیه مطابق با فرمول آندریازن باq برابر 24/0 و محدوده اندازه ذرات (mm5-0) برای ایجاد حالت خودجاری بودن انتخاب شد. جهت ایجاد پراکندگی ذرات از افزودنی های سدیم نفتالین سولفونات فرمالدئید، اسید سیتریک و پلی کربوکسیلات اتر استفاده شد. نانوذرات کاربیدسیلیسیم و نانوذرات اسپینل با درصدهای وزنی مختلف به ترکیب دیرگداز ریختنی اضافه شد تا تاثیر افزودن آنها بر خواص این نوع دیرگدازها مشخص شود. در این ارتباط خواص فیزیکی شامل چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری(.o.p)، خواص مکانیکی شامل استحکام فشاری سرد(c.c.s.) و استحکام خمشی سرد(m.o.r.) اندازه گیری شد. همچنین مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت در برابر نفوذ سرباره مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت بررسی های ریزساختاری از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز نقطه ای(eds) و آنالیز صفحه ای (map) استفاده شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات کاربید سیلیسیم و نانوذرات اسپینل به دیرگدازهای ریختنی مورد بررسی به دلیل کاهش جریان یابی سبب افزایش تخلخل و کاهش استحکام می شود. افزایش تخلخل ها منجر به نفوذ بیشتر سرباره به داخل این نوع دیرگدازهای ریختنی و در نتیجه کاهش مقاومت در برابر خوردگی سرباره این نوع دیرگدازهای ریختنی حاوی نانوذرات کاربید سیلیسیم می شود. از طرف دیگر افزودن اسپینل می تواند مقاومت در برابر خوردگی دیرگداز ریختنی را بهبود ببخشد که در این ارتباط افزودن میکروذرات اسپینل نقش موثرتری نسبت به نانوذرات اسپینل دارد. همچنین نتایج نشان داد که افزودن نانو ذرات کاربید سیلیسیم به دیرگداز ریختنی سبب بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون می شود اما این میزان در مقایسه با دیرگداز ریختنی حاوی میکروذرات کاربید سیلیسیم کمتر است.

در این تحقیق تأثیر افزودن نانو ذرات سیلیس و نانو ذرات آلومینا به کاشی دیواری ساخته شده از سرباره کوره بلند به روش تک پخت مورد ارزیابی قرار گرفت، تست های مکانیکی شامل اندازه گیری انقباض بعد از پخت، جذب آب، تخلخل ظاهری و استحکام خمشی انجام شد، همچنین تولید سرامیک هایی با ویژگی های ممتاز به لحاظ مقاومت مکانیکی و شیمیایی با افزودن نانو اکسید هایی از جمله سیلیس و آلومینا مورد بررسی قرار گرفت و نشان داد که به دلیل سطح ویژه بالای این نانو ذره، استفاده از آن ها با مقادیر کم باعث بهبود خواص مکانیکی شد. به دلیل وجود سرباره در کاشی، نانو ذرات سیلیس و نانو ذرات آلومینا با آهک آزاد موجود در سرباره واکنش داده و سیلیکات کلسیم و آلومینات کلسیم تشکیل می شود، که این موضوع باعث فشرده شدن بدنه ها شده و ترک های ریز موجود در بدنه را پر می کند، در نهایت این مکانیزم باعث افزایش استحکام شد. آزمایشات انجام شده در این تحقیق نشان داد افزودن سرباره به بدنه کاشی باعث افزایش جذب آب و کاهش انقباض بعد از پخت بدنه ها شد، که این امر مناسب برای تولید کاشی دیواری است. مطالعات پراش پرتو ایکس برای شناسایی دقیق فازهای موجود در محصولات پخته شده، هم چنین مطالعات میکروسکوپ الکترونی برای شناسایی دقیق ریزساختار صورت گرفته است.

دی بوراید زیرکونیم (zrb_2) یکی از مهم ترین سرامیک های مهندسی فوق دمابالا است که خواص منحصر به فردی مثل پیوند کووالانت قوی، نقطه ذوب بالا (بالای 2300 درجه سانتیگراد) ، خواص مکانیکی خوب، خنثایی شیمیایی، هدایت حرارتی- الکتریکی و مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و سایش دارد. این پودر در گذشته برای کاربردهای مهمی چون هوافضا از کشورهای چون روسیه و چین وارد ایران می شد که به علت تحریم های ظالمانه واردات این پودر به شدت کاهش یافته و صنایع وابسطه را با مشکلات جدی مواجه کرده است. برای صنعتی سازی تولید، لازم بود زمان فرایند سنتز کاهش یابد و از مواد در دسترس و تجهیزات متداول استفاده شود. پودر دی بوراید زیرکونیم با استفاده از احیای کربوترمال (zro_2+b_2 o_3+c)، احیای بوروترمال (zro_2+b_4 c) و احیای تلفیقی بروکربوترمال (zro_2+b_4 c+c) با ترکیبات مختلف در دماهای 1300،1500 و 1400 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت تحت اتمسفر آرگون سنتز شد. پودر سنتز شده از کیفیت بالایی حتی نسبت به نمونه های وارداتی برخوردار بود و زمان فرایند تولید نسبت به روش های شناخته شده در جهان کوتاه تر و اقتصادی تر بود. با طراحی خط تولید برای سنتز این پودر با روش های مورد بررسی در این پژوهش گامی تاثیر گذار در پیشبرد اقتصاد مقاومتی گذاشته خواهد شد.

دولوما به علت پایداری ترمودینامیکی در برابر سرباره و مذاب یک ماده ی دیرگداز مناسب جهت استفاده در فولاد سازی محسوب می شود. این دیرگدازها در صنعت آهن و فولاد در مبدل های فولاد سازی و انواع پاتیل های ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مشکلات مربوط به این آجرها در پاتیل های فولادسازی مربوط به خوردگی دیرگداز توسط سرباره می باشد که در این پژوهش اثر افزودن نانو اکسید کروم و نانو اکسید منیزیم بر خواص آجرهای دولومیتی مورد استفاده در پاتیل های فولادسازی ذوب آهن اصفهان مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه ها شامل مقدارهای متفاوتی از نانو اکسید کروم و نانو اکسید منیزیم، در دمای بالای c° 1600 درجه حرارت داده شدند. برای این منظور خواص مختلف این دیرگداز شامل دانسیته و تخلخل ظاهری، استحکام فشاری سرد، مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت به خوردگی در برابر مذاب سرباره بررسی شد. هم چنین بررسی های مینرالوژی توسط دستگاه پراش اشعه ایکس و مطالعات ریزساختاری و مقاومت در برابر خوردگی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج حاکی از بهبود خواص آجر در مقدار بالای افزودنی نانو اکسید کروم (0/8 درصد وزنی) است که این به دلیل ایجاد اسپینل منیزیا-کرومیتی می باشد که مقاومت به خوردگی را افزایش داده است. دانسیته بالک افزایش و تخلخل ظاهری کاهش یافته است و در نتیجه استحکام فشاری سرد نیز بهبود یافته است. مقاومت به شوک حرارتی به دلیل تفاوت بین ضرایب انبساط حرارتی آهک، پریکلاس و اسپینل منیزیا- کرومیتی بهبود یافت. افزودنی نانو اکسید منیزیم خواص را کاهش داده است. چون منیزیا نتوانسته پیوندی با آهک و پریکلاس ایجاد کند.

وریستورهای اکسید روی با رفتار غیرخطی برتر خود از کاربرد وسیعی به عنوان محافظ در صنایع الکترونیک و قدرت برخوردار گشته اند.در این تحقیق ، ترکیب مناسبی برای یک وریستور جهت کاربرد در ولتاژهای بالا انتخاب گردید و نقش مواد افزودنی ‏‎sio2,nb2o5,bio3‎‏ بررسی گردید.همچنین عواملی چند در فرآوری قطعات از جمله نقش تکلیس در وریستورهای حاوی ‏‎nb2o5‎‏ و تغییر سرعت سرمایش پس از پخت نهایی نیز مطالعه شد.