دانلود تحقیق با موضوع استحاله ی فازی دما بالا در سرامیک ها (1)،
در قالب word و در 28 صفحه، قابل ویرایش.
بخشی از متن تحقیق:
برای برطرف نمودن چالش در طراحی مواد جدید و دما بالا برای نیازهای هوافضای آینده، این ضروری است که تحقیقات علمی پایه ای بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی سرامیک ها، انجام شود. کشف استحاله های فازی جدید دارای کاربردهای بالقوه ای می باشد. برای مثال، مواد دما بالای با قابلیت اطمینان بالا برای نسل بعدی موتورهای هواپیما، مواد با قابلیت تحمل دمایی بالا برای فضانوردی و وسایل ورود مجدد به جو زمین، وسایل MEMS و سیستم های هوشمند و موتوررهای با کارایی بالا، می باشد. علاوه بر این، با تغییر علوم و حرکت به سمت نانوتکنولوژی، این مسئله ممکن است که اجزای موتور را با سرامیک هایی ساخت که ریزساختاری کنترل شده دارند. این سرامیک ها، دارای خواص مناسبی هستند. علاوه بر این، مواد ذکر شده دارای رفتار دقیقی هستند (هم انبساط گرمایی و هم رفتار استحاله ای).
محدودیت ها و دغدغه های مطالعه های پیشین
در گذشته، رفتار و خواص سرامیک ها، با استفاده از روشی اندازه گیری می شد که ضرورتاً مهندسی بوده است. برخی اوقات، سرامیک هایی را گزارش داده اند که در آنها، واکنش به صورت کامل انجام نشده است و برخی اوقات، فاز آمورف مرزدانه ای نیز در دان وجود داشته است. یک چنین کامپوزیت هایی، با استفاده از تفرق اشعه ی X، دیلاتومتری، آنالیزهای گرمایی (مانند روش های آنالیز ترموگراویمتری، TGA، کالوریمتری روبشی افتراقی (DSC)) و میکروسکوپ نوری، و بدون وجود اطلاعات در مورد ریزساختار، میزان و نحوه ی توزیع تخلخل و وجود یا عدم وجود میکروترک، مورد بررسی قرار گرفته اند. اخیراً انجام مطالعات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (SEM و TEM)، اطلاعات ارزنده ای در مورد ریزساختار این مواد (مانند اندازه ی ذره ی بحرانی، اثر اندازه ی دانه بر روی شروع استحاله و موارد دیگر) ارائه کرده است. استحاله های فازی و دیاگرام های فازی، اغلب بوسیله ی مطالعه های قدیمی بدست آمده اند. این دیاگرام ها با فرض این مسئله ترسیم شده اند که کوئنچ موجب ایجاد فازهای دما بالا شده است. این مسئله ضرورتاً بدین نحو نیست و ممکن است در موارد خاص، استحاله های جابجایی دارای انرژی های فعال سازی پایین هستند. نتایج متعددی در زمینه ی وجود فازهای شبه پایدار، نیز گزارش شده است.
مطالعات درجا در این زمینه، ما را تنها قادر می ساخت تا به پایین ترین دماهای و اتمسفرهای مورد نیاز و یا شرایط دمایی، پی ببریم. به هر حال، در مورد اکسیدها، اندازه گیری تحت خلأ یا تحت اتمسفر کاهشی، می تواند مناسب باشد که علت این مسئله، حالت غیر اشباع اکسیژن این مواد است که منجر به ایجاد عیوبی مانند جاهای خالی اکسیژن می شود و این مسئله موجب می شود تا استحاله در این مواد، سرکوب یا شیفت داده شود. یک مثال کلاسیک از این موارد، زیرکونیایی است که به طور نسبی یا کامل، پایدار سازی شده است. در این ماده، افزودن عناصری همچون یا موجب می شود تا موجب می شود تا ترکیب تعادلی از اکسیژن در زیرکونیا، تشکیل شود. این مسئله برای تشکیل عیوب جاهای خالی اکسیژن، ضروری است و از این رو، موجب می شود تا فازهای دما بالای یعنی فازهای تتراگونال و مکعبی، پایدار شوند.
پارامترهای کریستالوگرافی و ضریب انبساط حرارتی اکسیدها، به میزان سطح اشباع اکسیژن آنها وابسته است. این سطح اشباع نیز تابعی از شرایط فرآوری و شرایط اندازه گیری آزمایش، می باشد. برای مثال، شکل 1 نشاندهنده ی این است که چرا دیاگرام های فازی اکسیدها، نیازمند اندازه گیری در هوا دارد. استحاله های فازی می تواند بوسیله ی عوامل محیطی تحت تأثیر قرار گیرد. گاها این تأثیر شامل توقف و شیفت دمای انجام واکنش ها می باشد. همچنین پارامترهای کریسالوگرافی نیز می تواند به طور قابل توجهی بوسیله ی عوامل محیطی تحت تأثیر قرار گیرد. این مسئله به صورت عددی برای مواد کلاسیکی همچون مولایت ( ) نشان داده شده است. مولایت مشابه با هر سرامیک اشباع از اکسیژن، سفید رنگ است. زمانی که این ماده دارای کمبود اکسیژن است، رنگ آن به سمت سیاه یا خاکستری حرکت می کند. نمونه های بالک از مولایت که تحت خلأ و در داخل قالب گرافیتی، شکل دهی می شوند، بعد از استحکام بخشی، دارای رنگی مشکی است. پارامترهای شبکه ی کریستالوگرافی، به صورت در جاف در مرحله ی گرمادهی و تفرق نوترونی در دمای اندازه گیری شده است. در زمان حرارت دهی در هوا، نمونه ها به رنگ سفید تغییر رنگ می دهند و با اکسیژن اشباع می شوند.
