تأثیر پارامترهای مؤثر بر رفتار جریانی دوغاب نیترید سیلیسیم- نشاسته به‌منظور ساخت قطعات متخلخل نیترید سیلیسیمی به‌روش ریخته‌گری ژلی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این پژوهش، رفتار جریانی و پایداری دوغاب متشکل از نیترید سیلیسیم، آلومینا، ایتریا و نشاسته، با هدف توسعه روش ریخته‌گری ژلی با استفاده از نشاسته برای ساخت قطعات نیترید سیلیسیمی متخلخل بررسی شده است. برای پایدارسازی دوغاب، از پراکنده‌ساز دولاپیکس سی ای 64 (Dolapix CE64) استفاده شد. تأثیر عواملی چون اکسید کردن سطحی پودر نیترید سیلیسیم، مقدار پراکنده‌ساز، میزان بار جامد و مقدار نشاسته بر رفتار جریانی و گرانروی دوغاب‌های متشکل از نیترید سیلیسیم و نشاسته بررسی شد تا دوغابی پایدار و با گرانروی مناسب به‌دست آید. اکسید کردن سطحی پودر نیترید سیلیسیم در دمای 800 درجه سانتی‌گراد به‌مدت دو ساعت باعث کاهش گرانروی دوغاب شد. بهترین حالت مقدار پراکنده‌ساز 4/0 درصد وزنی نسبت به بار جامد به‌دست آمد. همچنین دوغاب‌هایی با بار جامد 30 تا 40 درصد حجمی و مقدار نشاسته 5/7 تا 25 درصد حجمی نسبت به بار جامد دارای گرانروی مناسب و پایداری کافی برای ریخته‌گری بودند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Rheological Parameters on the Behavior of Silicon Nitride-Starch Slurry Used in Gelcasting Porous Silicon Nitride

نویسندگان [English]

  • M. Haghshenas Gorgani
  • M. Mirkazemi
  • F. Golestanifard
Iran University of Science and Technology, School of Metallurgy and Materials Engineering.
چکیده [English]

In this research, the rheological behavior and stability of suspensions containing Si3N4, Al2O3, Y2O3 and starch were investigated in order to use them in the starch consolidation casting of porous silicon nitride. Dolapix CE64 was used as the dispersant. Then, the effect of some parameters such as Si3N4 surface oxidation, dispersant content, solid loading and starch content on the viscosity and rheological behavior of Si3N4-starch slurry was determined. Surface oxidation of Si3N4 powder at 800°C for 2 hours reduced the viscosity of the slurry, effectively. The best dispersant content was 0.4 wt. %, relative to ceramic powders. Slurries containing 30 to 40 vol. % and 7.5 to 25 vol. % starch, relative to total solid loading, had the suitable viscosity and the sufficient stability for casting by the starch consolidation method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silicon nitride
  • Porous ceramics
  • Gel casting
  • Starch

مراجع

1. Li, L., Wang, H., and Su, S., “Porous Si3N4 Ceramics Prepared by TBA-based Gel-casting”, Journal of Materials Science & Technology, Vol. 31, No. 3, pp. 295-299, 2015.
2. Kalemtas, A., Topates, G., Özcoban, H., Mandal, H., Kara, F., and Janssen, R., “Mechanical Characterization of Highly Porous β-Si3N4 Ceramics Fabricated via Partial Sintering & Starch Addition”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 33, No. 9, pp. 1507-1515, 2013.
3. Li, X., Zhang, L., and Yin, X., “Fabrication and Properties of Porous Si3N4 Ceramic with High Porosity”, Journal of Matererials Scence & Technology, Vol. 28, No. 12, pp. 1151-1156, 2012.
4. Duan, X., Jia, D., Deng, J., Yang, Z., and Zhou, Y., “Mechanical and Dielectric Properties of Gelcasted Si3N4 Porous Ceramic Using CaHPO4 as an Additive”, Ceramics International, Vol. 38, No. 5, pp. 4363-4367, 2012.
5. Topates, G., Petasch, U., Adler, J., Kara, F., and Mandal, H., “Production and Permeability of Porous Si3N4 Ceramics Produced by Starch Addition”, Journal of Asian Ceramic Society, Vol. 1, No. 3, pp. 257-261, 2013.
6. Yang, J., Yu, J., and Huang, Y., “Recent Developments in Gelcasting of Ceramics”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 31, No. 14, pp. 2569-2591, 2011.
7. Lyckfeldt, O., and Ferreira, M. F., “Processing of Porous Ceramics by ‘Starch Consolidation”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 18, pp. 131-140, 1998.
8. Khattab, R. M., Wahsh, M. M. S., and Khalil, N. M., “Preparation and Characterization of Porous Alumina Ceramics Through Starch Consolidation Casting Technique”, Ceramics International, Vol. 38, No. 6, pp. 4723-4728, 2012.
9. Chandradass, J., Kim, K. H., Bae, D. S., Prasad, K., Balachandar, G., Divya, S. A., and Balasubramanian, M., “Starch Consolidation of Alumina: Fabrication and Mechanical Properties”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 29, No. 11, pp. 2219-2224, 2009.
10. Tohidnejad, M., and Sarpolaki, H., “Survey on Influence of Starch Addition on Gel Casting of Porous Alumina Bodies”, Journal of Ceramic Science & Engineering, Vol. 6, No. 2, pp. 63-71, 2017.
11. Huang, Y., and Yang, J., Novel Colloidal Forming of Ceramics, Tsinghua University Press, Beijing and Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.
12. Albano, M. P., and Garrido, L. B., “Processing of Concentrated Aqueous Silicon Nitride Slips by Slip Casting”, Journal of American Ceramic Society, Vol. 81, No. 4, pp. 837-844, 1998.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 37، شماره 4
اسفند 1397
صفحه 13-23

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی