بررسی خواص پوشش سرامیکی SiO2-TiO2-Al2O3-MgO ایجاد شده بر روی فولاد زنگ‌نزن 316 در کوره ماکروویو

محورهای موضوعی : تحقیقات در علوم مهندسی سطح و نانو مواد

رعنا سیفی ¹ , ابراهیم نجفی بیرگانی ²

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1401/04/18 تاریخ پذیرش : 1401/05/25 تاریخ انتشار : 1401/06/01

کلید واژه: تراکم, سختی, فریت, چسبندگی, لعاب سرامیکی, ماکروویو, ضخامت,

چکیده مقاله :

هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر فریت شدن پودرهای اولیه و زمان عملیات حرارت‌دهی در کوره ماکروویو بر خواص لعاب ایجاد شده بر زیرلایه از جنس فولاد زنگ‌نزن 316 می‌باشد. لعاب موردنظر از پودرهای TiO2، SiO2، MgO و Al2O3 ساخته شد. یک سری از پودرها قبل از لعاب‌کاری در کوره به مدت 2 ساعت حرارت داده شدند و بلافاصله در آب سرد شدند (فریت شده) و یک سری مستقیماً وارد کوره ماکروویو شدند (فریت نشده). سپس نمونه‌ها به مدت 10، 20 و 30 دقیقه پخته شدند. لعاب‌های ایجاد شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون‌های XRD، سختی‌سنجی و چسبندگی ارزیابی شدند. تصاویر میکروسکوپی نشان داد با افزایش زمان حرارت‌دهی از میزان حفرات لعاب کاسته شده و لعاب‌های کاملاً متراکم ایجاد می‌گردد. تخلخل‌های موجود در لعاب‌های فریت نشده سبب کاهش سختی و عدم چسبندگی مناسب لعاب به زیرلایه شدند. سختی و چسبندگی لعاب‌های فریت شده بسیار بیشتر از لعاب‌های فریت نشده بود.

منابع و مأخذ:

 [1] A. Karamanov and M. Pelino, Sinter- Crystallization in the diopside- albite system part П. Kinetics of crystallization and sintering, Journal of the European Ceramic Society, 26 (2016) 2519-2526.

[2] H. Liu et al, Proparation and properties of glass ceramics derived from blast-furnace slag by a ceramic-sintering process, Ceramic International, 35 (2019) 3181-3184.

[3] A. Karamanov, M. Pelino, Induced crystallization porosity and properties of sintereds diopside and wollastonite glass-ceramics, Journal of the European Ceramic Society, 28 (2018) 555–562.

[4] E. Bernardo, E. Bonomo and A. Dattoli, Optimisation of sintered glass–ceramics from an industrial waste glass, Ceramics International 36 (2021) 1675–1680.

[5] A. Karamanov, Pore Formation in glass-ceramics: Influence of the stress energy distribution, Journal of Non-Crystalline Solids, 356 (2019) 117–119.

[6] I. G. Berdzenishvili, Synthesis of Law-Melting Pipe Enamel Coatings and Their Chemical Durability, American Journal of Materials Science, 6 (2016) 45-48.

[7] T. Maeder, Review of Bi₂O₃ based glasses for electronics and related applications, International Materials Reviews,  58 (2013) 3-40.

[8] K. Dimitriadis, D. Moschovas, D. U. Tulyaganov, S. Agathopoulos, Glass-ceramics in the CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂ system as potential dental restorative materials, applied ceramics society, 18 (2021) 1938-1949.

[9] R. Zhang, Zh. Wang, Y. Meng, Sh. Jiao, J. Jia, Y. Min, Quantitative insight into aluminum structures in CaO–Al₂O₃–SiO₂ system via Raman and 27Al MAS-NMR spectroscopies, Journal of Non-Crystalline Solids, 573 (2021) 214–224.

[10] M. Zhao, J. Cao, Zh. Wang, G. Li, Insight into the dual effect of Fe₂O₃ addition on the crystallization of CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ glass-ceramics, Journal of Non-Crystalline Solids, 513 (2019) 144-151.

[11] M. Zhao, J. Cao, X. Geng, W. Song, Zh. Wang, Structural origin of CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Fe₂O₃ glass crystallization: Iron-containing clusters, Journal of Non-Crystalline Solids, 547 (2020) 157–172.

[12] F. Ye, Porparation and Mechanical Properties of Carbon Nanotube Reinforced Barium Aluminosilicate Glass-Ceramic Composites, Scripta Materialia, 55 (2016) 911-914.

[13] B. Plesingerova, M. Kovalcikova, Influence of the thermal expansion mismatch between body and glaze on the crack density of glazed ceramics, J. Ceramics-Silikáty, 47 (2013) 100-107.

[14] F. Pei, G. Zhu, P. Li, H. Guo, Effects of CaF2 on the sintering and crystallisation of CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂ glass-ceramics, Ceramics International, 46 (2020) 17825-17835.

[15] W.E. Lee and W.M. Rainforth, Ceramic Microstructures, Chapman & Hall, London, 2014.

[16] M. Montazerian, P. Alizadeh, B. E. Yekta, Pressureless Sintering and Mechanical Properties of Mica Glass- Ceramic/ Y-PSZ Composite, Journal of the European Ceramic Society, 28 (2018) 2687-2622.

[17] C. Fernandez, Optimisation of the Synthesis of Glass-Cearmic Matrix Composites by the Surface Methodology, Journal of the European Ceramic Society, 23 (2013)1031-1038.

[18] I. Rozenstrauha, The Influence of Various Additions on a Glass- Ceramic Matrix Composition Based on Industrial Waste, Ceramics International, 32 (2016) 115-119.

[19] J. Xue, J. Zhong, Y. Mao, Ch. Xu, W. Liu, Y. Huang, Effect of CuO on crystallisation and properties of red R₂O–CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂ glass-ceramics from granite wastes, Ceramics International, 46 (2020) 23186-23193.

[20] Y.M. Sung, Graphite Fiber-Reinforced off-Stoichiometric SrO/Al₂O₃/2SiO₂ Glass-Ceramic Matrix Composites, Journal of Materials Science Letters, 18 (2019) 1315-1317.