سفارش تبلیغ
خرید بلیط هواپیما، خرید و رزرو اینترنتی ، چارتر، سامتیک
  • + سلام به وبلاگ من خوش امدید امیدوارم محتوای وبلاگ ،برایتان مفید باشد. تماس با من :09111594024

1 2 >

محل کار 

کار کردن و درس خوندن در کشوری که غرق در فساد باشد کمتر به چشم می اید

امیدوارم روزی فرا رسد تا فساد در کشور ریشه کن شود و هر کسی در جایگاه خود قرار گیرد

و انشاالله بیکاری ریشه کن شود.

در کشور ثروتمندی همچون ایران فقر کلمه غریبی باشد فقری که به دنیال ان فساد و فحشا خواهد امد

فسادی  که صنعت را بیمار کرده است و تولید را منفی و جوانان را بیکار و بی درامد و حاصل این بیکاری شده است فساد و دزدی

امیدوارم روزی فرا رسد با اصلاحات سازنده این چرخه فساد متوقف شود صنعت رشد کند تولید مثبت شود و اشتغال مداوم ایجاد گردد.

به امید اصلاحات سازنده و اساسی 


اولین دیدگاه را شما بگذارید

  

نگاه تخصصی به آجر 

یکی از مصالح مهم و کاربردی در ایران، آجر است . کیفیت و مرغوبیت آجر به مواد اولیه و نحوه ی پخت آن بستگی دارد . مواد اولیه ی آجر را می توان از شیل ، مارن و رسها تامین کرد . کانیهای موجود در مواد اولیه ی آجر عبارتند از : کائولینیت ، ایلیت ، اسمکتیت و به مقدار کمتر کلریتهای منیزیم دار و منیزیم – آلمینیوم دار ، اکسید ها و هیدروکسیدهای آلمینیوم ، اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن ، کوارتز و مواد آلی .

نقش کانیهای رسی بسیار مهم است . میزان دما و زمان پخت را باید بر اساس نوع و درصد کانیهای رسی و ایر مواد تنظیم نمود . از آنجا که شناسایی کانیهای رسی به دانش فنی خاص نیاز دارد و به لحاظ هزینه ی بالا مقرون به صرفه نیست ، به جای تجزیه ی کانی شناسی از تجربه ی شیمیایی می توان استفاده نمود .

بخش اعظم مواد اولیه را SiO2 و AI2O3 تشکیل می دهند : K2O عمدتاً در ایلیت ، Ca و Na عمدتاً در مونتموریلونیت ، بخشی از Ca می تواند در کلسیت باشد ، Mg و Fe در کلریتها . نقش کانیها در مواد اولیه متفاوت است . کوارتز در مرحله ی پخت تغییر ترکیب نمی دهد و وجود آن در آجر موجب افزایش مقاومت می شود . ایلیت و کائولینیت بی نظم قابلیت پلاستیکی دارند در صورتی که کلریت و کائولینیت قابلیت پلاستیکی ندارند . اسمکتیت برای ایجاد قابلیت شکل پذیری نیاز به آب زیاد دارددر مرحله ی پخت به میزان حدود 23 درصد کاهش حجم در آن ایجاد می شود . میزان کاهش حجم در ایلیت 11 درصد و در کائولینیت 10 درصد است .

 

پخت آجر

در طی پخت ضمن افزایش دما تغییرات زیر رخ می دهد :

 

1- افزایش دما تا 200 درجه ی سانتی گراد : موجب خشک شدن

2- 200 تا 650 درجه ی سانتی گراد : از دست دادن آب تبلور و تجزیه ی ژیپس

3- 200 تا 900 درجه ی سانتی گراد : سوخته شدن مواد آلی

4- Cº573 : تبدیل آلفا کوارتز به بتا کوارتز و در Cº 867 بتا کوارتز به تریدیمیت

5- 900 تا Cº1100 : تشکیل ماده ی مذاب جهت چسبندگی بین مواد دیگر .

 

در حین افزایش دما با آزاد شدن آب تبلور حجم آجر کاهش می یابد . میزان افت حرارتی (آب و سایر گازهای آزاد شده) با افزایش دما رابطه ی مستقیم دارد. تا دمای Cº1000 افت حرارتی مشاهده می شود و بعد از آن میزان افت بسیار ناچیز است.

 

در مرحله سرد شدن آجر، کاهش حجم ناشی از تغییرات چندریختی (پلی مورفی)(در کوارتز و سایر کانیها) نیز ایجاد می شود. در قطعات بزرگ سنگها و کوارتز در مرحله پخت تغییرات زیادی به لحاظ ترکیب ایجاد نمی شود.

کانیهای رسی بنا به دلایل متعدد از جمله: ناپایداری حرارتی، کوچکی دانه ها و بزرگی سطح دانه به مواد دیگر تجزیه می شوند.

 

بین دمای 400 تا 700 درجه سانتی گراد کائولینیت با از دست دادن آب به متاکائولینیت تبدیل می شود. متاکائولینیت در دمای 900 تا 1000 درجه سانتی گراد به مولیت (Al6Si2O13) و ترکیب Si-Al اسپینل و در دمای بیش از 1000 درجه سانتی گراد ( برای مدت طولانی) به مولیت و کریستوبالیت تبدیل می شود.

 

موقعیت کائولینیت، ایلیت، کلینوکلر و مونتموریلونیت که از کانیهای اصلی تشکیل دهنده مواد اولیه در طی پخت به مواد زیر تجزیه و تغییر حاصل می کنند:

                                           کریستوبالیت + مولیت C° 1100- 1000  = کائولینیت

              کوردیریت ± آنورتیت ±کریستوبالیت + مولیت C° 1100-1000 = اسمکتیت

                         (لوسیت یا پتاسیم فلدسپات) + مولیت C° 1100- 1000 = ایلیت

                               کوردیریت + اسپینل + فورستریت C° 1100- 1000 =کلینوکلر

                                                 تریدیمیت C °867=بتاکوارتز C°573 = آلفاکوارتز

 

ترکیب کانی شناختی آجر

بر اساس ترکیب و اندازه مواد اولیه، دما و زمان پخت کنترل می شود. معمولا قطعات سنگی و کوارتز دانه درشت بدون تغییرات زیاد در آجر می توانند موجود باشند. کانیهای آجر عبارتند از: کوارتز، کریستوبالیت، مولیت، فلدسپات پتاسیم، آنورتیت، فورستریت، اسپینل، پیروکسن، ولاستونیت، آنهیدریت، هپاتیت و شیشه می باشند.

 

رنگ آجر

رنگ آجر به شرایط پخت و ترکیب مواد اولیه بستگی دارد:

1: رنگ قرمز: اگر پخت در شرایط اکسیدان انجام شود (آجرها در کوره با فاصله چیده شوند و میزان سوخت کنترل شود) آهن به اکسید و هیدروکسیدها تبدیل شده و بخشی از آن وارد شبکه مولیت می شود (حداکثر تا 11 درصد) و مازاد به صورت هماتیت که رنگ قرمز دارد و موجب قرمزی آجر می شود. شدت رنگ قرمز به درجه پخت آجر بستگی دارد. هر اندازه دمای پخت بیشتر باشد رنگ قرمز تیره تر خواهد بود، در صورتی که میزان آهن مواد اولیه کم باشد و پخت در شرایط اکسیدان انجام شود به دلیل جانشینی آهن با مولیت رنگ قرمز در آجر ایجاد نخواهد شد بلکه رنگ آجر می تواند زرد باشد. اگر میزان کلسیت کمتر از 12 درصد باشد ، آهن نمی تواند وارد شبکه ی کانی آنورتیت تولید شده گردد ، لذا در شرایط پخت اکسیدان رنگ آجر قرمز است . اگر میزان کلسیت بین 12 تا 22 درصد باشد ، مقداری از آهن با CaO تشکیل پیروکسن داده و به جای رنگ قرمز آجر به رنگ قهوه ای خواهد بود . اگر میزان کلسیت بیش از 30 درصد باشد ، مقدار قابل توجهی از آهن تشکیل ترکیب دو کلسیم فریت (2CaO.Fe2O3) و ولاستونیت را می دهد و رنگ آجر زرد تا قهوه ای خواهد بود .

 

2- رنگ آبی : در صورتی که پخت در حالت احیایی انجام شود ( نزدیک چیدن آجرها در کوره و افزایش میزان سوخت در مرحله ی نهایی پخت ) آهن به ایلمنیت و سیلیکاتهای آهن دو ظرفیتی تبدیل شده و در سطح آجر رنگ آبی تشکیل می شود .

 

3- رنگ زرد : در حالتی که میزان CaO بالا و بیشتر از اکسید آهن باشد و پخت در شرایط احیایی انجام شود رنگ آجر می تواند زرد شود .

 

4- رنگ کرم : در صورتی که میزان CaO بیشتر از اکسید آهن باشد و پخت در شرایط معمولی انجام شود رنگ آجر کرمی خواهد بود .

 

5- کم رنگ : در صورتی که میزان اکسیدهای آهن پایین و میزان CaO بالا باشد سیلیکاتهای Ca و Fe تشکیل می شوند و در نتیجه آجر کم رنگ خواهد بود .

 

ارزیابی مواد اولیه  برای تهیه آجر

با در دست داشتن ترکیب شیمیایی مواد اولیه ابتدا با حذف درصد افت حرارتی و سایر مواد نظیر CO2 و SO3 ترکیب را بر اساس 100 مجدداً محاسبه می نماییم . سپس با درنظر گرفتن سیستمهای SiO2-AI2O3-CaO ؛SiO2-AI2O3-MgO ؛ SiO2-AI2O3-K2O و SiO2-Al2O3-FeO درصد اکسیدها را محاسبه می نماییم .

حضور کلسیت یا قطعات آهک موجب تشکیل CaO در آجر می شود : CaO هنگام آب گیری و جذب رطوبت شکفته می شود که خود باعث ترک خوردن و از هم پاشیدگی آجر خواهد شد .

در مرحله ی پخت باید مدار جزیی مواد مذاب تولید شود که این ماده ی مذاب باعث چسبندگی سیمان و اتصال بین ترکیبات جامد را فراهم می آورد . رسهای پتاسیم دار نقش مهمی در تولید آجر دارند .

 

 

کانیها و عناصری که در مواد اولیه باید کنترل شود :

 

1-   کلسیت / سنگ آهک : موجب تغییر رنگ آجر می شود . اگر به صورت قطعات درشت موجود باشد ، در مرحله ی پخت به CaO تبدیل می شود . هنگام کاربرد و جذب آب هیدراته می شود و موجب ترک خوردگی و گاهی از هم پاشیدکی آجر می شود . هنگام پخت CO2 موجب محیط احیایی و در نتیجه مرکز آجر به رنگ خاکستری در می آید . اگر میزان CO2 زیاد باشد مانع پخت مناسب می شود .

2-   ژیپس : در مرحله ی پخت با از دست دادن آب به باسانیت تبدیل می شود . با جذب آب و رطوبت ( در زمان کاربرد ) باسانیت هیدراته شده و به ژیپس تبدیل می شود . این عمل با افزایش حجم همراه بوده و در سطح آجر یک قشر تشکیل می شود .

3-   پیریت : در مرحله ی پخت به سولفات اکسیده شده و سولفات با CaO تشکیل ژیپس را می دهد . ژیپس و سایر نمکها در سطح آجر هنگام کاربرد به صورت قشری سفید ظاهر می شود . در صورتی که میزان پیریت زیاد باشد ، هنگام پخت گاز SO2 از آجر متصاعد خواهد شد که این باعث تورم در سطح آجر می شود .

4-   میزان آهن : آهن موجب کاهش دمای ذوب می شود . مقدار آهن بر حسب نوع مواد باید بررسی و مشخص شود .

5-   کربن : کربن در مواد اولیه به صورت زغال ، لیگنیت و سایر مواد آلی موجود است و کاهش سوخت مصرفی و تغییرات رنگ را موجب می شود

 


اولین دیدگاه را شما بگذارید

  

مکانیزم اکستروژن (تزریق)  

   

 

اکستروژن یا تزریق عبارت است از شکل دادن یک ماده پلاستیک چسبنده به داخل یک راهگاه، که به عنوان قالب از آن تعبیر می شود. بدین ترتیب، یک شمش ماده شکل یافته ممتد، با مقطع یکسان به دست خواهد آمد که می توان آن شمش تولیدی را به قطعات معین تقسیم نمود.

عامل خاصیت شکل گیری، رس، چسب آلی و یا ترکیبی از این دو است.

 اکستروژن یک تکنیک تولیدی موثر برای شکل دادن اشیاء است که با آن می توان قطعاتی را از جهت وزن تا یک تن و یا تا حدود 1/0 گرم تولید نمود،

ترکیب مواد اکسترود شده می تواند اکسیدها، سرامیک های غیر اکسیدی مثل کاربایدها و نیترایدها باشد.

تولیدات مواد سنتی مثل آجر و کاشی، دیرگدازها، لوله ها، رولرهای کوره های تونلی، تیوب های مبدلهای حرارتی سیلیکون کاربایدی و ابزارهای کوره ای، عایق های پرسلان الکتریکی، مگنت ها و پایه های الکتریکی، مگنت ها و پایه های الکترونیکی، ساپورتهای کاتالیستی سلولی که به شکل لانه زنبوری برای تبدیل گاز Co به Co2 در اگزوز اتومبیلها قرار می گیرد، همه و همه تولیدات اکسترودی است. همچنین تولیدات اکسترودی با ضخامت کمتر از 1 میلی متر را می توان از این طریق به دست آورد.

 امروزه برای تولید الکترودهای گرافیتی از اکسترودرهای با جداره داغ استفاده می شود. دستگاه های اکسترودر دو نوع است: پیستونی و حلزونی. در هر نوع هم تنوع زیادی وجود دارد.

دستگاه اکسترودر شامل بخش های ذیل است:

1- قسمت تغذیه مواداولیه

2- قسمت یکسان سازی سیال و مواد

3- قسمت خروج هوا و ایجاد وکیوم

4- قسمت حلزونی و گل کوبها

5- بخش تزریق(شامل حدوقالب و به دنبال آن خروج شمش )

 

عیوب اکستروژن

در جریان تولید مواد از اکسترودر، یک دسته از عیوب در آنها ممکن است به وجود آید که شامل موارد زیر می باشند:

1- پاره گی لبه های سطحی

2- عیب لایه لایه شدن

3- جهت یابی ترجیهی ذرات

4- جدایش دانه ها

 

پاره گی سطح لبه ها می تواند مربوط به:

الف- از ماسه های درشت استفاده شده باشد.

ب- درصد ماسه بکار برده شده بیش از حد مجاز باشد.

ج- خاک رسی ما پلاستیسیتی کافی نداشته باشد.

د- درصد رطوبت گل کم شده باشد.

 

برای حل این مشکل، راههای زیر پیشنهاد می شود:

1- ماسه های با نرمی بیشتر استفاده شود.

2- درصد ماسه را کم کرد.

3- افزودن مواد کمکی چسبندگی گل را بهبود بخشید.

4- درصد رطوبت گل را افزایش داد.

5- با استفاده از مواد روانساز اصطکاک گل را در قالب کم کرد.

 

لایه لایه شدن

اصولاً، عملکرد اکسترودرهای حلزونی، ایجاد حالت لایه لایه ای است. اما انتخاب مواد رسی و نیز طراحی قالب بایستی به گونه ای باشد که موضوع لایه دار شدن گل را منتفی سازد.

عیب خارجی را میتوان به طور کامل در اثر کوبیدگی گل برطرف کردولی نتیجه آن ایجاد نقاط ضعیف می شود که در جریان عمل خشک شدن یا پخت و یا یخ زدگی در تولیدات باعث ترک می گردد.

برطرف کردن ترک های لایه لایه بودن با بهبود کیفیت خشک شدن قابل اغماض است و همچنین آنها را به طریق طراحی قالب، جهت بهبود کیفیت کوفتن گل در داخل اکسترودر می توان برطرف نمود.

 جهت یابی ذرات

فرایند اکستروژن باعث می شود ذرات رس جهت یابی کرده و در جهت بیرون آمدن به موازات یکدیگر قرار گیرند،

این جهت یابی سبب انقباض بیشتر مواد در جهت عمود بر حرکت شمش گل است. در این صورت حالت لایه لایه شدنی پیش می آید که عمود بر حرکت گل است.

 

جدایش دانه ها و آب

دانه بندی مواد اکسترود شده سطحی، از مواد اکسترود شده عمقی، در یک شمش گل متفاوت است. سطح شمش گل دانه های ریزتر و عمق شمش دانه های درشت تری را در بردارند، در عوض سطح شمش آب بیشتر و عمق، آب کمتری دارد این نایکنواختی توزیع دانه ها و آب سبب می شود که سطح، انقباض بیشتری از عمق داشته باشد.

اگر پلاستیسیتی گل به قدر کافی باشد، اما یک طرف قالب اصطکاک بیشتری داشته باشد، شمش گل به سمت طرفی که اصطکاک بیشتر دارد خم می شود.

 خم شدن شمش گل از دهانه اکسترودر

روش های متعددی جهت افزایش کیفیت عمل اکستروژن و قابل دید نمودن وضعیت عیوب قبل از پخت و خشک شدن وجود دارد.

 موقعی که یک گل اکسترود شده را یخ بزنید، انبساط آب یخ زده باعث می شود که ساختار لایه ای آن خود را نمایش دهد. این تکنیک، اطلاعاتی است. اما باید متوجه بود که موادی که اینگونه ترکها را بوجود می آورد ممکن است در شرایط خشک کردن و پخت معمولی، چنین عیوبی را سبب شود.

یک گل با چسبندگی کم در هنگام خروج از دهانه اکسترودر پاره می شود زیرا چسبندگی ذرات آن به قالب بیشتر از چسبندگی آن ذرات به خودش می باشد.

هرچقدر چسبندگی گل کم باشد، عیوب سطحی گل هم بیشتر می شود. چسبندگی را می توان با افزایش مقدار مواد کلوئیدی و نیز کاهش مقدار آب و اضافه کردن مواد چسبی آلی و یا دی فلوکولانت ها(مواد روانساز شیمیایی) اضافه کرد. چسبندگی گل را با اضافه کردن شاموت، ماسه و یا سایر مواد غیر شکل پذیر می توان کاهش داد.

 

تنش پلاستیک

میزان تنش پلاستیک نشان می دهد که چقدر می توان قبل از آنکه قطعه رسی ترک بردارد قطعه شکل یافته را خم کرد و یا کشید.

 اصولاً تنش پلاستیک نشانه رفتار لایه لایه بودن قطعه است. هر چقدر مقدار تنش پلاستیک بیشتر باشد، به منزله بیشتر بودن جابجایی گل و روی هم غلتیدن مواد رسی توسط چرخش حلزون است.

اصولاً نه مقادیر بسیار زیاد تنش پلاستیک می تواند جنس سالم بدهد و نه مقادیر خیلی کم آن. مقدار کم تنش پلاستیک سبب بریدگی سطح و لبه ها می شود. و عیب دندان سگی را به وجود می آورد.

مواد خام را نمی توان به گونه ای انتخاب کرد که بسیار پلاستیک باشند و یا به مقدار زیاد مواد ماسه گون داشته باشند. در مواردی که تنش پلاستیک مواد اولیه کم است، می توان با اضافه کردن مواد پلاستی سایزر مثل بنتونیت مقدار چسبندگی را افزود .

در مواردی که تنش پلاستیک زیاد باشد، می توان به گل، مواد غیرپلاستیک با دانه بندی در محدوده ماسه افزود . از این طریق تنش پلاستیک را کاهش داد. پایین بودن تنش پلاستیک چسبندگی مواد را پایین می آورد و در نتیجه، بریدگی سطحی و لبه ها حاصل می شود اما این وضعیت که هم دارای تنش کششی است و هم دارای تنش فشاری، در مجموع بهتر جواب می دهد تا آنکه قطعات رسی حاصله دارای تنش کششی زیاد و محض باشد، که در اینصورت ترکهای خشک کنی قوی خواهد بود.

PH گل

یکی از موضوعات مهمی که بایستی در کیفیت گل در نظر گرفت، خاصیت اسیدیته گل است. هرچقدر اسیدیته گل اکسترود شده بیشتر باشد (گل های فاقد مواد آهکی) در اینصورت گل قابلیت اکسترود کردن بیشتری دارد.

درصورتیکه در یک گل، دانه بندی مطلوبی داشته باشد، اما PH آن در محدوده بالای عدد 7 باشد، در اینصورت پلاستیسیتی آن کاهش یافته و امکان شکل دهی آنها به قطعات نسبتاً بزرگ کم می شود. بهترین PH مناسب جهت اکسترود کردن گل محدوده 5-7 است.

واکیوم

کاهش فشار داخلی دستگاه پرس بطور اساسی روی عملکرد تزریق اثر می گذارد. بدین مناسبت امروزه هواگیری از دستگاه پرس، یگ کار متداولی شده است. بهرحال اثر هواگیری، بصورت یک نمودار خطی، نسبت به تغییر فشار نمی باشد.

 بهبود کیفیت کمی، با یک پلمپ واکیومی با 60 سانتی متر جیوه، فشار حاصل می شود. در حالیکه اگر فشار واکیوم را به 5/62 الی 5/72 سانتی متر جیوه برسانیم اثر بسیار مثبتی را خواهیم داشت.

اصولا مواد با پلاستیسیتی بسیار زیاد اگر واکیوم نشوند کیفیتشان بهتر از واکیوم شدن می باشد.

اگر بخواهید از دستگاه اکسترودر یک تولید مطلوب بدست آورید و همه چیز را بنحوی در کنترل داشته باشید، لازم است مواد اولیه یکنواخت و کنترل شده ای را به دستگاه تزریق کنید، در غیر اینصورت اگر مواد اولیه دارای تغییرات مکرر رفتاری باشد، نمی توان اصطکاک داخلی گل، چسبندگی گل، کشش پلاستیک، اشکال ذرات، رفتار خشک شدن، خوردندگی و توزیع دانه ها مقدار واکیوم و بالانس قالب را کنترل نمود.

 


اولین دیدگاه را شما بگذارید

  

منیزیا یا اکسید منیزیم 

سرامیک‌های اکسیدی

برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک‌ها عبارت‌اند از:

 

 

اکسید منیزیم(Mgo، منیزیا) به صورت طبیعی و در حالت کانی پیریکلاس (periclase) تشکیل می شود. این کانی یک کانی دگرگون است که از تخریب دولومیت و دیگر کانی های منیزیادار تشکیل می شود. منابع پریکاز کمیاب است و ارزش اقتصادی ندارد. منابع اصلی منیزیا ، منیزیت وهیدرو کسید منیزیم است.
ذخایر بزرگ منیزیت در بسیاری از کشورها مانند چین و ترکیه و روسیه وجود دارد. منیزیت دارای ناخالصی های مختلفی مانند سیلیس، آهن، آلومینیوم ، منگنز، و کلسیم است که این ناخالصی ها معمولا ً به شکل کانی های متنوعی وجود دارند. مثلا برخی از این کانی ها عبارتند از: کوارتز، تالک، میکا مگنتایت (Magnetite). پس از استخراج سنگ معدن، باید عملیات فرآوری انجام شود. روش های فرآوری متنوع هستند مثلا خردایش ، دانه بندی، شستشو، جداسازی بوسیله ی آهنربا و ملوتاسیون برخی از این روش ها ست . پس از خالص سازی کربنات منیزیم ، این ماده کلسیناسیون می شود. دمای کلسینا سیون بین است. فرآیند کلسیناسیون موجب تولید دانه های بسیار ریز Mgo با خواص واکنشی بالا می شود. این محصول منیزیای سوز آور(caustic magnesia) نامیده می شود. نوع زینته شده یا پخته شده (dead- burned) منیزیا بوسیله ی کلسیناسیون منیزیم کربنات در دمای بالاتر از تولید می شود. در طی این فرآیند کریستال های واکنش پذیر رشد کرده و از این رو میزان واکنش پذیری آنها کاسته می شود.
منیزیا را همچنین می توان از آب دریا یا آب های شور با درصد پایین منیزیم تولید کرد. تقریبا 60% تولید ترکیبات منیزیمی در آمریکا از این منابع تامین می شود. آب دریا دارای در کیلوگرم است.
مهمترین فرآیند تولید Mgo از آب دریا بدین صورت است که هیدروکسید منیزیم از محلول نمک های مینزیم و بوسیله ی یک عامل بازی قوی رسوب می کند.

 

رسوبات شسته شده ، فیلتراسیون می شود و بوسیله ی فرآیند کلسیناسیون آب گیری می شود. روش دیگر تولید منیزیا بدست آوردن منیزیا از آب شور است. این فرآیند بر پایه ی تجزیه یرسوبات در دمایرسوبات اتفاق می افتد.

 

ظرفیت تولید سالانه ی منیزیا تقریبا 10 مگاتن در سال است. تقریبا 9 مگاتن از منیزیا از منابع طبیعی و تقریباً 1.5 مگاتن آن از آب دریاها و آب های شور بدست می آید. قیمت منیزیا در گسترده ی 150- 1200 دلار بر تن است. که این قیمت گذاری بر اساس خلوص آن انجام می شود.
کاربرد عمده ی منیزیا به عنوان دیرگدازهای مورد استفاده در آسترکاری کوره هاست. مقادیر بسیار کمی از منیزیا در تولید محلول خوراکی شیری رنگ (مخصوص درد معده) استفاده می شود. همچنین از منیزیا در ساخت سایر سرامیک ها مانند مواد اسپنیلی بدون کروم استفاده می شود. اسپینل بدون کروم در طبیعت در مقادیر قابل استفاده در صنعت وجود ندارد. اسپنیل را می توان بوسیله ی ذوب الکتریکی آلومینا و مینزیا تولید کرد.


اولین دیدگاه را شما بگذارید

  




سیلیکون کارباید یکی از مهم­ترین سرامیک ­های غیراکسیدی است که کاربردهای صنعتی مختلفی دارد؛ که این موضوع به دلیل خواص منحصر به فرد آن مثل سختی و استحکام بالا، پایداری شیمیایی و حرارتی، نقطه ذوب بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر سایش و ... است. همه ­ی این ویژگی ­ها سبب شده است تا سیلیکون کارباید بهترین انتخاب در ابزارهای الکترونیکی با توان بالا و در دمای بالا و ابزارهای برش و سایش باشد. همچنین به عنوان ماده اولیه برای ساخت قطعات دیرگداز مثل آجرهای نسوز، برخی از کاشی ­ها و اجزای گرم کننده مثل المنت ­ها کاربرد دارد. همچنین از این ماده برای کربن زدایی و سیلسیسم زدایی آهن و فولاد استفاده می ­شود.

سیلیکون کارباید اولین بار توسط Acheson در سال 1892هنگامی که وی قصد سنتز الماس را داشت؛ به طور تصادفی کشف شد. وی فکر می­ کرد که این ماده­ ی جدید ترکیبی از کربن و آلومینا است و به همین دلیل آن را کربوراندوم نامید. این ماده به مقدار بسیار کم در برخی از شهاب سنگ­ ها وجود دارد. Acheson اولین بار با عبور یک جریان الکتریکی از میان مخلوط رس و کربن SiC را سنتز کرد. امروزه این ماده از طریق واکنش حالت جامد بین ماسه سنگ (دی­ اکسید سیلیکون) و کک نفتی (کربن) در دمای بسیار بالا در کوره قوس الکتریکی تولید و سنتز می­ شود.

در گذشته اغلب سرامیک ­هایی که در صنایع به کار گرفته می ­شود شامل آلومینا و دیگر اکسیدها بوده است. اما امروزه تقاضای زیادی برای استفاده از سرامیک ­ها به عنوان مواد ساختاری به جای فلزات و آلیاژها در محیط ­های خشن و سخت وجود دارد و همین موضوع باعث توجه گسترده به موادی مثل نیتریدها، کاربیدها و دیگر مواد با پیوند کووالانت به دلیل خواص منحصر به فرد شده است.

تشکیل SiC از طریق واکنش بین سیلیکون و کربن در دماهای زیر دمای ذوب سیلیکون انجام می­ شود. در شکل زیر دیاگرام فازی Si و C نشان داده شده است.

همان طور که مشاهده می­ شود، نقطه یوتکتیک بین SiC و Si در دمای 1402 درجه سانتیگراد با 75/0% اتمی کربن است. منحنی لیکویدوس بین SiC و Si نیز در دمای 2600 درجه سانتیگراد و 27% اتمی کربن است. همچنین نقطه­ ی پریتکتیک در دمای 2540 درجه سانتیگراد و 27% اتمی کربن در شرایط نرمال وجود دارد.

SiC نقطه ذوب متجانس ندارد و در فشار حدود 1 بار در دمای 2830 درجه سانتیگراد به گرافیت و مایع غنی از سیلیکون تجزیه می ­شود. این بالاترین دمایی است که سیلیکون کارباید در آن تشکیل می ­شود.

تا کنون حدود 200 نوع پلی ­مورف­ هایSiC شناخته شده است اما فقط تعداد اندکی از آن­ ها کاربرد دارد. همه ­ی این ساختارها از یک سلول واحد اصلی تشکیل شده ­اند. هر کدام از اتم­ های سیلیکون با چهار اتم کربن به صورت چهار وجهی به هم متصل ­اند و بر عکس. تفاوت ­های بین انواع پلی مورف ­های موجود از نحوه ­ی قرار گیری لایه­ های تتراهدرال ناشی می ­شود. معمولاً برای مشخص کردن و نام­گذاری انواع پلی مورف­ های SiC از پیشوندهای C (برای نشان دادن ساختار مکعبی)، R (برای نشان دادن ساختار رمبوهدرال)، H (برای نشان دادن ساختار هگزاگونال) استفاده می ­شود. اغلب پلی مورف­ های مورد استفاده SiC عبارت اند از: 3C، 4H، 6H، 15R و 9T

3C یا β-SiC ساختار بلند روی (شکل زیر) را دارد.

 

دیگر پلی مورف­ های SiC را به نام α-SiC مطرح است. اما اساساً α-SiC ساختار 6H را دارد. ساختار 6H نیز شبیه ساختار ورتزایت است (شکل زیر).

 

استحاله­ ی فازی β-SiC به α-SiC در دماهای بالا صورت می­ گیرد.

SiC اغلب به صورت پودری، فیبر، ویسکرز، پوشش­ و تک کریستال موجود است. روش­ های مختلف موجود برای تولید SiC بسته به نوع و کاربرد مورد انتظار از محصول متفاوت است. همچنین خلوص مورد نظر برای محصول نیز در انتخاب روش تولید موثر است.

 

روش تولید SiC

پودر SiC غالباً از طریق روش سنتی و قدیمی Acheson تولید می­ شود. این روش مبتنی بر واکنش مخلوطی از کک خام نفتی و ماسه سنگ است که در کوره­ های قوس الکتریکی در دمای 2500 درجه سانتیگراد و با استفاده از دو الکترود گرافیتی انجام می ­شود. به دلیل دمای بسیار بالای مورد نیاز در این روش، محصول فرآیند Acheson نوع SiC-α است که ساختار هگزاگونال یا رومبوهدرال را دارد. معمولاً SiC به صورت یک قطعه­ ی بزرگ تشکیل می­ شود که در مراحل بعدی با استفاده از سنگ شکن شکسته، خرد و آسیاب می­ شود و در اندازه ­ها و گریدهای تجاری مختلف تقسیم­ بندی می­ شود. برای تولید SiC ریزتر، ریزترین گریدی که از فرآیند Acheson بدست می­ آید را تا چند روز آسیاب می­ کنند و سپس تحت فرآیند اسیدشویی ناخالصی­ های فلزی آن را خارج می­ کنند. همچنین گریدهای ریزتر SiC را می­ توان با استفاده از واکنش یک مخلوط پودر ریز سیلیکا و کربن در دماهای پایین­ تر و برای دوره ­های زمانی کم ­تر بدست آورد و سپس به منظور جلوگیری از رشد دانه ­ها، کوئنچ نمود. با این حال این محصول آگلومره است و نیاز به آسیاب مجدد برای شکسته شدن آگلومره ­ها (توده ­ها) و کاهش اندازه ذرات دارد.

معمولاً برای کاربردهای ساینده و دیرگداز SiC را از این روش بدست می­ آورند. نکته­ ی قابل توجه در این روش این است که اندازه ­ی ذرات مواد اولیه باید حداکثر 10 میلی متر باشد.  علاوه بر این مواد اولیه در این روش، خاک اره و برخی از نمک ­های معمولی نیز به منظور افزایش تخلخل در مخلوط و همچنین خروج راحت ­تر مونواکسید کربن اضافه می ­شود.  در این روش، فرآیند شدیداً گرماگیر است و به ازای تشکیل هر یک کیلوگرم SiC، 618 کیلوژول بر مول گرما که معادل 28/4 کیلووات ساعت انرژی الکتریکی مصرف می­ شود. کوره­ های مناسب برای این فرآیند 25 متر طول، 4 متر عرض و 4 متر ارتفاع دارند و برای 130 ساعت در حدود 5000 تا 25000کیلو ولت آمپر (بسته به اندازه کوره) انرژی مصرف می­ کنند.

همچنین به جای پودر SiO2 می­توان  از پودر SiO (مونوکسید سیلیکون) استفاده کرد و با مخلوط کردن آن با کربن نانو و حرارت دادن آن در دماهای متوسط، پودر نانوکریستال SiC با اندازه ذرات 20 تا 100 نانومتر بدست آورد. مشخصات و خصوصیات پودر SiC مثل اندازه، شکل، شیمی سطح تاثیرات عمیقی در فرآیندهای بعدی متراکم کردن پودر SiC می­ گذارد. به همین منظور ممکن است فرآیندهای اضافه­ ای (مثل؛ اضافه کردن کمک ذوب­ ها برای دستیابی به بالاترین دانسیته در زینترینگ بدون فشار) برای فرآوری این پودر احتیاج باشد.

نام تجاری کاربید سیلیسیم، کربوراندم می ­باشد. کاربید سیلیسیم بر حسب رنگ دانه به دو گروه تقسیم می­شود:

کاربید سیلیسیم سیاه: این ساینده سیاه رنگ بوده و لبه­ های برنده­ای دارد. برای سایش چدن از آن استفاده می­ شود. به دلیل بالا بودن میزان ناخالصی از آن برای ساخت قطعات ساینده با باند رزینی استفاده می­ شود.

کاربید سیلیسیم سبز: این نوع خلوص بالایی دارد و برای ساخت ساینده­ های اتصالی با باند شیشه ­ای از آن استفاده می­شود.

 

ساخت محصولات SiC

همانند تکنیک­ های متالورژی پودر، پودر SiC را با استفاده از روش ­های پرس گرم، پرس گرم ایزواستاتیک، زینترینگ بدون پرس و یا حتی ریخته­ گری دوغابی می ­توان شکل ­دهی کرد. زینترینگ پودر SiC نیازمند کمک زینترها (مثل بور و کربن) و گرمایش در دماهای بسیار بالاست.  کربن به منظور خارج کردن اکسیژن موجود در روی سطح که به صورت یک فیلم SiO2 بر روی ذرات SiC قرار دارد؛ افزوده می ­شود. از طرف دیگر بور، به منظور جلوگیری از رشد دانه ­ها در دماهای پایین قبل از رسیدن به نقطه ­ی زینترینگ اضافه می ­شود. بسته به دمای زینترینگ و مشخصات پودر SiC می ­توان به دانسیته ­ی تئوری 97% دست یافت. از دیگر کمک زینترها می­ توان به اکسیدهایی مثل آلومینا، زیرکونیا و ایتریا اشاره کرد. با استفاده از این کمک ذوب ­ها، فازهای اکسیدی در دماهای نسبتاً پایین­ تری ذوب می ­شوند و جریان یابی ذرات SiC را افزایش می ­دهند؛ در نتیجه انقباض و متراکم شدن را بهبود می­ بخشند. با این حال به دلیل حضور فاز مایع، این روش برای کاربردهای دما بالا محدودیت ­هایی دارد.

فیبرهای SiC را می­ توان از طریق پیرولیز (تجزیه­ ی حرارتی) پلیمرهای اورگانوسیلیکون مثل پلیکربوسیلان که به صورت تجاری در دسترس است؛ تولید کرد. به طور مختصر فرآیند شکل ­دهی فیبرهای SiC شامل ذوب چرخشی پلی کربوسیلان ­ها در دمای تقریباً 300 درجه سانتی گراد است.

روش دیگری که برای تولید فیبرهای SiC وجود دارد استفاده از روش CVD است. در این روش SiC از طریق فاز گازی بر روی یک زیرلایه از جنس تنگستن رسوب داده می ­شود. این فیبرها به دلیل خلوص و استوکیومتری بالاتر، قوی ­تر هستند و پایداری حرارتی بالاتری دارند.

ویسکرزهای SiC که تقریباً تک کریستال هستند، از روش­ های مختلفی تولید می­ شوند مثل گرمایش سبوس برنج، واکنش سیلان­ ها، واکنش سیلیکا و کربن  و تصعید پودر SiC. در برخی از روش ­ها از یک جزء سوم مثل آهن به عنوان کاتالیزور استفاده می­ کنند. این مواد علاوه به منظور رسوب دهی راحت­ تر کریستال­ های SiC در فرآیند اضافه می­ شوند. قطر ویسکرزهای تشکیل شده در حدود چند میکرون و ارتفاع آن­ها در حدود چند صد میکرون است. به دلیل خواص خوب مکانیکی از ویسکرزها برای تقویت کامپوزیت­ های زمینه ­ی فلزی و سرامیکی در کاربردهایی که استحکام و چقرمگی شکست اهمیت دارد، استفاده می­ کنند.

روش­ های تولید محصولات دیرگداز از جنس SiC همانند روش ­های متداول تولید سرامیک­ها می­ باشد. در هنگام شکل دادن، مواد SiC سایش شدیدی در قالب­ های پرس ایجاد می­ کند. به علت عدم قابلیت زینترینگ دانه­ های درشت کاربید سیلیسیم بایستی از چسب­هایی غیر از جنس SiC استفاده نمود تا بتوان قطعات SiC را زینتر کرد. در این ارتباط انواع چسب­ها به شرح ذیل به کار برده می ­شود:

اتصال اکسیدی یا سیلیکاتی:

مخلوطی از SiC و رس، Al2O3 یا SiO2 در دمای 1400 تا 1500 درجه سانتی گراد در یک اتمسفر اکسیدی پخته می­ شوند. خواص مکانیکی چنین موادی در دماهای بالا مثل مقاومت به خوردگی، به وسیله فاز شیشه­ های سیلیکاتی بین دانه ­های SiC محدود می ­شود.

اتصال نیتروژنی:

Si2ON2 (اکسی نیترید سیلیسیم)، Si3N4 (نیترید سیلیسیم) یا SiAlON (اکسی نیترید سیلیسیم آلومینیوم) فازهای پیوندی هستند. دانه­ های پرس شده از جنس SiC، پودر فلز سیلیسیم و احتمالاً Al2O3 عمدتاً در اتمسفر بدون اکسیژن در دمای تقریبی 1450 درجه سانتی گراد پخته می­شوند. فاز نیتریدی حاصله در هنگام زینترینگ هم استحکام زیاد در دمای بالا و هم مقاومت خوب در برابر خوردگی را ایجاد می­ کند.

اتصال کاربید سیلیسیمی:

هر دو فاز (α,β) SiC به عنوان اتصال مطرح می ­شوند. نوع دمای پایین (β-SiC) در دماهای پخت زیر 1400 درجه سانتی گراد در اتمسفر بدون اکسیژن در بدنه خام SiC، پودر Si و کربن تشکیل می­ گردد. این محصولات استحکام نسبتاً بالایی و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارند.

مخلوط دانه­ های درشت α-SiC و پودر بسیار ریز و فعال α-SiC در دمای حدود  2400 درجه سانتی گراد در خلاء یا گاز خنثی از طریق کریستالیزاسیون مجدد SiC می ­توانند پیوند برقرار کنند. خواص این محصولات شامل استحکام بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی خوب می ­باشند.

انواع ویژه

دو نوع دیگر علیرغم اینکه جزء آجرهای دیرگداز نیستند؛ می­ توانند به عنوان مواد سازه­ ای که در معرض تنش­ های بسیار زیاد قرار گیرند، استفاده شوند.

برای کاربید سیلیسیم ­های سیلیسیم­ دار، بدنه­ های شکل ­گرفته از مخلوط SiC و کربن، از روش­های ریخته ­گری دوغابی، پرس اکستروژن یا پرس ایزواستاتیک ساخته می­ شود و آن­ ها را در سیلیسیم مذاب در دمای 1400 تا 1950 درجه سانتی گرادغوطه ­ور می­ کنند. این مواد هیچ گونه حفره ­ای ندارند و دارای پایداری در برابر اکسیداسیون و استحکام بالا تا دمای ذوب سیلیسیم  1410 درجه سانتی گراد می ­باشند.با استفاده از دانه­ های ریز SiC واکنشی (حدود 0 تا 10میکرون) ساخت موادی بدون تخلخل از SiC خالص به وسیله ­ی عمل پرس گرم یا زینترینگ بدون فشار در دمای   2000 درجه سانتی گراد امکان ­پذیر می­ گردد. انقباض زیاد در طول زینترینگ، ساخت قطعات بزرگ ­تر را مشکل می­ کند. در انتها معمولاً پرداخت با الماس مورد نیاز است. همانند دیگر انواع دیرگدازها، انواع گوناگونی برای جرم­ های کوبیدنی،­جرم­ های پاشیدنی، جرم­ های ریختنی و ملات ­ها بر پایه SiC وجود دارد.

در این دیرگدازهای بی­ شکل سیستم ­های اتصالی شناخته شده­ ای وجود دارد. بسته به میزان SiC در مخلوط، نوع اتصال و روش نصب می­ توان خواص مطلوب SiC را در مواد بی­شکل (مونولیتیک) مورد استفاده قرار داد.

خواص ویژه در مورد مواد SiC شایسته ذکر است: هدایت حرارتی بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی، مقاومت در برابر سایش و خوردگی در برابر گازهای مختلف، اسیدها، سرباره­ ها و مذاب­ های فلزی، استحکام بالا در دماهای بالا، محصولات SiC بسته به نوع اتصال موجود می ­توانند عایق یا هادی جریان برق باشند. یک عیب این گونه مواد تاثیر پذیری در مقابل اکسیژن و بخار آب به خصوص در دماهای بین 1000 و 1200 درجه سانتی گراد می ­باشد. در دماهای بالاتر ابتدا SiO2 حاصله از اکسیداسیون به صورت یک لعاب بر روی دانه ­های SiC تشکیل می­ گردد که از پیشرفت اکسیداسیون جلوگیری می­ نماید. تخریب SiC به وسیله اکسیداسیون با یک افزایش حجم همراه می ­باشد. نتیجتاً آجرهای SiC می­توانند 1 تا 5% افزایش حجم داشته باشند. این عمل با یک کاهش استحکام، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی (تغییر ساختار مینرالی) ادامه پیدا می­ کند.

محصولات کاربید سیلیسیم در کوره­ ها و دستگاه­ های متالورژی آهنی و غیرآهنی دارای کاربردهای فراوانی می ­باشند. از آن جمله: کوره بلند ذوب آهن، دستگاه­ های اسیدشویی، کوره قائم مس کاتدی، ذوب، روی، کادمیم و سرب، سلول­ های الکترولیز آلومینیوم، نازل ­های مشعل، لوله ­های ریخته ­گری با فشار کم، لوله ­های محافظ ترموکوپل، پوشش­ های مجزا، دستگاه­ های زباله سوز، ساگارهای صنعت سرامیک (چینی مظروف و بهداشتی، الکتروپرسلان و سرامیک­ های صنعتی)، پوشش ­های دستگاه­ های با جریان مواد ساینده (صنعت فرآوری و انتقال مواد).


اولین دیدگاه را شما بگذارید

  



طراحی پوسته توسط تیم پارسی بلاگ