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.

سیمانهای کلسیم آلومیناتی در دهه اخیر، به دلیل زیست فعالی، زیست سازگاری و شکل دهی خوب، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در این مطالعه زیست فعالی و زیست سازگاری فازهای مختلف سیمان secar 71 مورد مطالعه قرار گرفته است. لذا نمونه هایی با ابعاد مناسب از خمیر سیمانی تهیه شد و هیدراتاسیون این خمیر در شرایط مختلف دمایی و زمانی صورت گرفت. سپس استحکام فشاری و خمشی و هچنین نوع فازهای هیدراته تعیین شد. به منظور بررسی زیست فعالی، تعدادی نمونه به مدت 28 روز در محلول شبیه سازی بدن قرار داده شد و به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس و همچنین طیف سنجی تبدیل فوریه سطح نمونه ها از نظر رشد هیدروکسی آپاتیت مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی زیست سازگاری، تعدادی نمونه در زیر پوست 24 عدد موش کاشته شد و پس از چهار، هشت و دوازده روز از زمان کاشت، نمونه ها به همراه بافت اطراف جدا شد تا پاسخ بافت اطراف، نسبت به نمونه کاشته شده توسط آسیب شناس بررسی گردد. نتایج به دست آمده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی تبدیل فوریه و آنالیز عنصری، نشان دهنده تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح نمونه های سیمانی هیدراته شده می باشد همچنین بررسی های آسیب شناسی از بافت اطراف نمونه های کاشته شده، زیست سازگاری این سیمان را تائید می کند.

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.

امروزه بتن به عنوان یکی از پر مصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان شناخته شده است. اقتصادی بودن، سهولت دسترسی به اجزای تشکیل دهنده، شکل پذیری و پایایی نسبتاً بالای این مخلوط باعث توجه روز افزون به آن شده است. البته همانند سایر مصالح، انتخاب مناسب اجزا، ساخت صحیح و کنترل کیفیت آن از عوامل موثر در کاربرد بیشتر بتن خواهد بود. بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی دستخوش تحولات و پیشرفت های شگرفی شده است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها ، سازه ها ، سد ها ، پل ها، تونل ها و راه ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است. خاکستر بادی، پوزولان های طبیعی و سرباره ها از جمله مواد مکمل سیمانی هستند که در این تحقیق به عنوان جایگزین بخشی از سیمان به کار گرفته شده اند. آزمایش های بتن تازه شامل جریان اسلامپ، آزمایش های بتن سخت شامل مقاومت فشاری، کششی، خمشی و آزمایش های دوام مانند جذب آب تخمین زده شده است. آزمایش مقاومت فشاری در سنین 7، 28، 56 و 90 روزه و مقاومت کششی، خمشی، جذب آب در سن 28 روزه انجام گرفته است. نمونه های ساخته شده حاوی 10، 20، 30، 40 و 50 درصد سرباره کنورتور و هم چنین حاوی 10، 20، 30، 40 و 50 درصد سرباره کوره بلند ذوب آهن اصفهان و ترکیب این دو سرباره با یکدیگر با درصدهای 5، 10، 12.5، 15، 20 و 25 درصد ساخته شد. هم چنین این دو نوع سرباره با درصدهای 10 و 20 30 و 40 درصد و ترکیباتشان با درصدهای 5، 10 و 15 درصد با 5، 10، 15 و 20 درصد میکروسیلیس، 10 و20 درصد از سرباره ها با 5/0 و 1 درصد نانوسیلیس، به همراه فوق روان کننده در تحقیق مورد استفاده قرار گرفته اند. هم چنین در ساخت نمونه ها از کوپلیمر وینیل استات به میزان 1% وزن سیمان استفاده شده است. نتایج نشان داد که با جایگزینی 10 تا 20-25 درصد پودر سرباره کنورتور کارخانه ذوب آهن اصفهان به جای سیمان پرتلند مصرفی در بتن باعث افزایش در مقاومت فشاری می شود اما مقاومت پایین تری نسبت به مقاومت بتن شاهد دارد. با مشاهده نمودارها مشخص می شود که هر چقدر سن بالاتر می رود، رشد مقاومت در نمونه های حاوی درصد بالاتر سرباره بیشتر شده که نشان دهنده ی عملکرد مناسب سرباره در سنین بالا است. میکرو سیلیس در همه درصدهای استفاده و در همه طرح ها باعث افزایش مقاومت به شکل چشم گیری شده است. به طوری که بیشتر طرح ها با استفاده از میکرو سیلیس مقاومت فشلری بالاتری از مقاومت بتن شاهد کسب کرده اند. نانو سیلیس در همه ی درصدهای استفاده و در همه ی طرح ها باعث افزایش مقاومت فشاری شده است به طوری که کلیه طرح ها با استفاده از نانوسیلیس مقاومت بالاتری از مقاومت بتن شاهد کسب کرده اند. در طرح حاوی مواد پلیمری نتایج متفاوتی مشاهده می شود.