شناسایی و بررسی کامپوزیت نانو ومیکرو ذرات سیلیسیم کاربید با زمینه سرامیکی با پیوندهای سیمانی

در این تحقیق سیمان سورل به دو روش مستقیم با استفاده از نمک منیزیم کلرید و درجا با استفاده از هیدروکلریک اسید تولید شد. نتایج نشان داد تولید سیمان به روش درجا، متاثر از گرمای تولید شده ناشی از واکنش منیزیم اکسید با هیدروکلریک اسید و همچنین زمان گیرش سیمان است. سیمان تولید شده به روش درجا با ترکیب 6 مول منیزیم اکسید ، 5 مول آب و 97/67 میلی لیتر هیدروکلریک اسید استحکام بالاتری را نسبت به سیمان تولید شده به روش مستقیم با ترکیب مورد نظر نشان داد. همچنین دانسیته و تراکم سیمان تولید شده به روش درجا بیشتر از سیمان تولید شده به روش مستقیم بدست آمد. ترکیب بهینه برای تشکیل سیمان سورل با تغییر مول مواد اولیه در دو مرحله ارزیابی شد. در مرحله اول با ثابت در نظر گرفتن منیزیم کلرید به مقدار 1 مول، سیمان با ترکیب 13 مول منیزیم اکسید و 12 مول آب بیشترین مقدار استحکام و گیرش مناسب را نشان داد. در مرحله دوم مقدار مول آب و منیزیم اکسید ثابت در نظر گرفته شد و مقادیر مولی نمک منیزیم کلرید از 5/0 مول تا 9/1 مول بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت نمک منیزیم کلرید، مقدار استحکام، تخلخل، زمان گیرش و درصد انحلال در آب افزایش یافت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد،تخلخل ها و حفرات مکان هایی برای جوانه زنی فازهای سوزنی بوده از این رو با افزایش تخلخل، استحکام سیمان نیز افزایش می یابد. افزایش غلظت نمک منیزیم کلرید موجب افزایش مقدار فاز سوزنی 5 در سیستم شد. مقدار 5/1 مول منیزیم کلرید بیشترین استحکام فشاری را در میان ترکیبات مطالعه شده نشان داد. تغییرات استحکام با زمان برای سیمان 13 مول منیزیم اکسید، 12 مول آب و 5/1 مول منیزیم کلرید بیشترین شیب را ناشی از گیرش سریع این سیمان با گذشت زمان نشان داد. سیمان سورل با ترکیب 13 مول منیزیم اکسید ، 12 مول آب و 5/1 مول منیزیم کلرید، به عنوان زمینه کامپوزیت انتخاب شد. اثر اندازه ذرات مختلف سیلیسیم کاربید به مقدار 5 درصد وزنی در محدوده 1190 تا 15 میکرون در خواص کامپوزیت بررسی شد. نتایج نشان داد با کاهش اندازه ذرات سیلیسیم کاربید، به علت توزیع مناسب ذرات در زمینه و برقراری اتصال مناسب، استحکام کامپوزیت افزایش می یابد. ذرات تقویت کننده سیلیسیم کاربید با اندازه ذره 15 میکرون با مقادیر مختلف به زمینه افزوده شد. نتایج حاصل از آزمون استحکام (ccs)، بیشترین استحکام را برای کامپوزیت با 15 درصد وزنی سیلیسیم کاربید با اندازه ذره 15 میکرون نشان داد و همچنین نتایج آزمون سایش نشان داد، کامپوزیت سیمان با 15درصد وزنی سیلیسیم کاربید بیشترین مقاومت سایشی را دارا است. اثر افزودن نانو ذرات سیلیسیم کاربید با اندازه ذره 50 نانومتر در رفتار خمشی سیمان مورد بررسی قرار گرفت. برای بهبود ترشوندگی نانو ذرات سیلیسیم کاربید از حلال اتانول استفاده شد. به منظور پایداری پراکنده شدن ذرات در حلال اتانول و قرار نگرفتن در محدوده ph مربوط به نقطه ایزوالکتریک در سوسپانسیون، از هیدروکلریک اسید استفاده شد. به این ترتیب میزان آگلومره شدن نانو ذرات کاهش پیدا کرد و افزودن 5 درصد وزنی نانو ذره سیلیسیم کاربید موجب افزایش استحکام خمشی نانو کامپوزیت گردید.