استحاله ی فازی دما بالا در سرامیک ها (3)

پیش زمینه

در زمان هایی که کامپوزیت ها و سرامیک های پایه Si با محیط احتراقی دما بالا برخورد پیدا می کنند، اکسیداسیون آنها تشدیدی می شود. این کامپوزیت ها و سرامیک های پایه Si، شامل کامپوزیت های SiC تقویت شده با الیاف SiC و قطعات مونولیتیک تولید شده از سیلیکون نیترید می باشد. به دلیل این اکسیداسیون، کاربرد این مواد در موتورهای توربین گازی، محدود می شود. تحقیقات انجام شده در این زمینه، بر روی تشخیص تاپ کوت (top coat) مناسب و جایگزین کردن آن با تاپ کوت های کنونی (یعنی BSAS ها : ). این تاپ کوت باید توانایی پایداری در دماهای 1482 درجه ی سانتیگراد و انطباق با پوشش میانی مولایت یا مولایت+ BSAS را داشته باشد. تحقیقات قابل توجهی که در زمینه ی توسعه ی پوشش های سد محیطی (EBCs) انجام شده است، نشان دهنده ی این است که EBCs های بر پایه ی خاک های نادر، نسبت به نسل دوم از EBS های قبلی، برتری دارند. این برتری هم از لحاظ قابلیت تحمل دمایی و هم از لحاظ تطابق با پوشش میانی می باشد. علت این مسئله، ضریب انبساط حرارتی پایین و پایاری فازی بیشتری این مواد می باشد. ایتریوم سیلیکات ( ) که دارای ساختاری مونوکلینیک است و دارای حداقل دو پلی مورف شناخته شده می باشد، یکی از مواد مناسبی است که برای ساخت پوشش های محافظ بر روی کامپوزیت های پایه ی si استفاده می شوند. علت این استفاده، خاصیت مقاومت در برابر ایروژن بسیار خوب این لایه می باشد.
یکی دیگر از مزیت های مربوط به این پوشش، مقاومت در برابر نفوذ اکسیژن در دماهای بالا می باشد. به هر حال، عدم انطباق در انبساط حرارتی میان پوشش و زیرلایه و تغییرات حجمی در حین استحاله ی فازی، موجب می شود تا میکروترک هایی ایجاد شود که این میکروترک ها، منجر به کاهش عمر مفید قطعه می شود. یک یادگیری کامل در مورد رفتار انبساط گرمایی و رفتار استحاله ی فازی مربوط به ، برای افزایش مقاومت به اکسیداسیون و افزایش پیوستگی در EBC، ضروری است.
دیاگرام فازی و به عنوان یک نمودار فازی نمونه وار از خاک های کمیاب، در شکل 1 نشان داده شده است. در این پروژه، نسبت ترکیب یک به یک است یعنی ماده ی حاصله می باشد. این ماده ایتریوم مونوسیلیکات نام دارد. کریستال ایتریوم سیلیکات دارای دو پلی مورف است. هر دوی این پلی مورف ها، دارای ساختار مونوکلینیک هستند که فاز دمای پایین آن، LT و فاز دما بالای آن، HT نامیده می شود. دمای استحاله ی گزارش شده در گستره ی 850 تا 1190 می باشد. پارامترهای شبکه ی فازهای LT و HT در جدول 1 نشان داده شده است. همچنین ساختار این دو فاز در شکل 2 شان داده شده است. ساختار کریستالی مربوط به فاز HT شامل اکتاهدرال های

و تتراهدرال های می باشد. برای فاز LT، دو نوع مکان Y وجود دارد: یکی بوسیله ی 9 اتم اکسیژن احاطه شده است و دیگری بوسیله ی 7 اتم اکسیژن احاطه شده است. آرایش های اتمی مربوط به این دو ساختار کاملا از همدیگر، متفاوت هستند. از این رو، استحاله های فازی یک نوع استحاله ی بازسازی شده می باشد. فاز دما بالا، به طور شبه پایدار در دمای اتاق، پایدار است زیرا در این دما، استحاله ی بازگشتی، دارای سرعت پایینی است.

نمونه ی پودری از بوسیله ی روش به دام افتادن استری- آلی تولید شده اند، تحت آزمایش های HTXRD قرار گرفتند. این آزمایش ها تا دمای 1500 درجه انجام شده است. اعوجاج شبکه که به دلیل انبساط حرارتی ایجاد می شود، برای تعیین جهت و طول محورهای اصلی، مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز جزئی بر روی رفتار انبساط حرارتی مربوط به انجام شده است.

رویه ی عملی

ایتریوم مونوسیلیکات ( )، بوسیله ی روش به دام افتادن استری- آلی تولید شده است. فلوچارت مربوط به فرایند تولید در شکل 3 آورده شده است. ایتریوم نیترات هگزاهیدارت ( ) به عنوان منبعی برای ایتریوم مورد استفاده قرار می گیرد در حالی که سیلیس کلوئیدی نیز به عنوان منبعی برای اکسید سیلسیم مورد استفاده قرار می گیرد. این منابع کاتیونی با نسبت های استوکیومتری ترکیب می شوند و به این محلول، اسید نیتریک اضافه می شود. وقتی منابع کاتیونی به صورت کامل حل شوند، 5 % وزنی محلول PVA به این محلول اضافه می شود. آب موجود در این محلول بوسیله ی همزن مغناطیسی، و سپس بوسیله ی همزدن با دست، تبخیر می شود. این همزدن با دست بر روی هیتر، تا جایی ادامه می یابد که پیش ماده ی آلی، تجزیه شود. محصول حاصل از تجزیه ی پیش ماده ی آلی آسیاب شده و در دمای 800 درجه به مدت 1 ساعت آنیل می شود. پودر سفید حاصله، محصول مورد نظر ماست. برای بدست آوردن ذرات یکنواخت تر و ریزتر، پودر آنیل شده در فرایند قبل، در داخل محیط آسیاب زیرکونیا، آسیاب می شوند. در شکل 4 الگوی تفرق اشعه ی x این پودر در دماهای مختلف را نشان می ده

تحقیقات اولیه

نمونه های پودری که حاوی فاز HT از بودند، با استفاده از روش های DSC/TGA مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج این مطالعات در
شکل 5 و در حالی آورده شده است که نمونه ها از دمای 1500 درجه به 25 درجه سرد می شوند. نمودار TGA با دما ثابت می باشد و این مسئله نشاندهنده ی این است که هیچ تغییری در وزن ایجاد نشده است. این مسئله تأیید می کند که نمونه ها، پایدار هستند و تا دمای 1500 درجه، متحمل تجزیه یا تبخیر نشده اند. هیچ شواهدی در مورد وجود استحاله ی فازی یا تغییر در نمودار DSC قابل مشاهده نمی باشد. این مسئله دوباره تأیید می کند که فاز دما بالای فازی پایدار است. این مسئله همچنین بوسیله ی مطالعات دیلاتومتری، نیز تأیید شده است ( شکل 6 ). در شکل 7 الگوهای تفرق اشعه ی X برای قابل مشاهده می باشد.

مطالعات HTXRD

بررسی های HTXRD بر روی نمونه های پودر سنتز شده از جنس انجام شد. این کار با استفاده از ستاپ XRD دما بالایی انجام شد که قبلا در مورد آن صحبت شد. این الگوها در شکل 7 قابل مشاهده هستند. وقتی نمونه ها، حرارت دهی می شوند، پیک های براگ به سمت دو تتاهای کمتر حرکت می کند. این مسئله نشاندهنده ی انبساط شبکه می باشد. همچنین حرکت به سمت دوتتاهای بزرگتر در حین سرد کردن، نشاندهنده ی انقباض شبکه ای می باشد. با استفاده از نرم افزار JADE، اطلاعات فیت شدند. بر اساس این بررسی، انبساط پیوسته در طول تمام محورهای کریستالوگرافی مشاهده شده است و زاویه ی مونولیتیک نیز از 122.2 درجه به 121.9 درجه کاهش یافته است ( شکل 8 ). این داده ها برای محاسبه ضریب انبساط حرارتی (CTE) در طول محورهای a، b و c مورد استفاده قرار گرفته است. شکل 9 نشاندهنده ی ثابت بودن CTE ها با افزایش دما می باشد. این مسئله در جدول 2 نیز بیان شده است.
ضریب انبساط گرمایی این کریستال، می تواند به سهولت و از طریق چند جمله ها، محاسبه شوند. به هر حال، در حالت کلی، از آنجایی که کرنش موجود در کریستال ها، بوسیله ی تانسور مرتبه ی دوم توصیف می شود، انبساط گرمایی مربوطه، نیز به صورت تانسور مرتبه ی دوم بیان می شود. این روش ساده تر است که تانسور را به شکل محورهای اصلی نمایش دهیم. یک رابطه ی قطعی بین دستگاه مختصات دکارتی مربوط به تانسور CTE و محوری های کریستالوگرافی، وجود دارد. در کریستال های سیستم کریستالی مکعبی، تمام اجزای قطری مربوط به تانسور انبساط گرمایی برابر با همدیگر هستند و سایر اجزا نیز برابر با صفر می باشند. در اینجا، محور های اصلی را می توان به صورت قراردادی تعیین نمود. کریستال های سیستم کریستالی مورب ( مونوکلینیک و تری کلینیک)، یک مکان فضایی را اشغال می کنند. در این مورد، مسئله سر تعیین جهت گیری محورهای اصلی کریستالی و اجزای اصلی مربوط به تانسور انبساط حرارتی با توجه به این محورهای کریستالی، می باشد. راه حل این مسئله، نیازمند محاسبات بیشتر می باشد و محققین اغلب خود را تنها به محاسبه ی ضرایب انبساط گرمایی حول محورهای کریستالوگرافی، محدود می کنند.
در مورد ، انبساط گرمایی عمود بر چندین صفحه ی hkl، برای تعیین تانسور انبساط گرمایی و با استفاده از روش مربعات حداقل، مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 10 نشاندهنده ی ثابت بودن اجزای محورهای اصلی تانسور CTE نسبت به دما می باشد که بیان این مسئله در جدول 3 نیز آورده شده است. از آنجایی که ضرایب انبساط حرارتی به دما وابسته هستند، جهات مربوط به محورهای اصلی چهارتایی در کریستال های تریکلینیک و مونوکلینیک همچنین با دما تغییر می کند. در
شکل 11 ثابت بودن زاویه نسبت به محورهای اصلی مربوط به تانسور CTE و محورهای a و c در کریستال مونولیتیک را نشان می دهد. این ثابت بودن نسبت به دما می باشد. شکل 12 نشاندهنده ی گرافی در مورد رابطه ی جهت گیری بین محورهای اصلی و محوری های سیستم کریستالی در دو دمای مختلف می باشد (یعنی دمای 850 درجه و 1450 درجه). یکی از محورهای اصلی موزی با دو محور کریستال می باشند و دو تای دیگر در داخل صفحه ی 010 قرار دارند.
وقتی انبساط حرارتی کریستال ها را مورد بررسی قرار می دهیم، یک مشکل دیگر وجود دارد که در زمینه ی ترسیم دیاگرام انبساط گرمایی می باشد. دیاگرام انبساط گرمای یک نما از این تانسور است. بزرگی بردار شعاعی در نقاط این نما، نشاندهنده ی بزرگی ضریب انبساط گرمایی در جهت این بردار شعاعی است. بیضی گون گرمایی یا دیاگرام انبساط گرمایی، برای در دمای 1450 درجه، در شکل 13 نشان داده شده است.
آنالیزهای دیگر برای فهم بیشتر در زمینه ی پیوندهای منفرد موجود در فاز انجام خواهد شد که نتایج حاصله می تواند فهم ما در مورد نقش اتم های منفرد در آنیزوتروپی موجود در انبساط گرمایی را بهبود دهد. بر اساس بررسی های انجام شده، این فهمیده شده است که فاز یک فاز پایدار است که در طی سرد شدن، متحمل استحاله ی فازی نشده است. اگر این ماده به عنوان تاپ کوت در EBS ها، مورد استفاده قرار گیرد، این مهم است که آنیزوتروپی این ماده در نظر گرفته شود. تاپ کوت ممکن است به گونه ای مهندسی شود که میزان تنش های موجود، مینیمم شود و بدین صورت، پایداری پوشش بهبود یابد.

پیش زمینه

با ساختار شیلیتی (scheelite structure) یک ماده ی بالقوه برای استفاده در لایه ی میانی مورد استفاده در بین زمینه و الیاف اکسیدی می باشد. این ماده از لحاظ ترمودینامیکی، پایدار است و پیوند ضعیفی با اکثر اکسیدهای ساختاری ایجاد می کند. این ماده دیرگداز است و دارای سختی بین 4.5 تا 5 در مقیاس موهس می باشد. خواص ترمومکانیکی این ماده، مانند انبساط گرمایی، ثوابت الاستیک، تافنس شکست، سختی و از همه مهم تر، آنیزوتروپی در این خواص، از جمله موارد مهمی است که باید در نظر گرفته شود.
اکسیدهای نوع ، از جمله اکسیدهای جالب هستند که علت این مسئله کاربرد این اکسیدها در تکنولوژی های کنونی می باشد. اکسیدهای دوتایی مانند فرمول ، دارای چندین ساختار متداول می باشند. بسیاری از اکسیدهای برای مثال، سیلیکات ها، فسفات ها، ارسنات ها، وانادات ها و کرومات ها، ایزوساختارهای زیرکن هستند. همچنین برخی از فسفات ها و آرسنات ها نیز مشابه با کوارتز تبلور می یابند. برخی از اکسیدهای مانند ژرمانات ها، مولیبدنات ها، تنگستنات ها و پریودات ها، مشابه با ساختار شیلیتی، تبلور می یابند. یک تعداد قابل توجه از مولیبدنات ها، تنگستنات ها و تانتالات ها، نیز دارای ساختار ولف رامیت است. در کل، بیشتر این اکسیدها، دارای ساختار شیلیتی یا زیرکن هستند.
به دلیل جاذبه ی به عنوان یک ماده برای کاربردهای برودتی، انبساط حرارتی این ماده در دماهای پایین، بوسیله ی بسیاری از محققین مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات همچنین بر روی انبساط حرارتی دما پایین انجام شده است و این فهمیده شده است که انبساط گرمایی خطی این ماده، با دما به میزان قابل توجهی، تغییر می کند. در دمای 30 k، انبساط خطی در جهت موازی و عمود بر محور c، به ترتیب برابر با و می باشد. در دمای 270 k، این مقادیر به و می رسد.
مطالعات متعددی بر روی ساختار تحت فشار انجام شده است. در حالی که هیچ تغییر فازی در ماده و در طی افزایش دما، رخ نمی دهد، تغییرات فازی القا شده بواسطه ی فشار، مشاهده شده است. در حدود 10 GPa، یک تغییر فازی از ساختار شیلیتی تتراگونال به ساختار مونوکلینیک، رخ می دهد.
در حالی که بیشتر تحقیقات، انبساط تحت فشار بالا و دماهای پایین مورد مطالعه قرار گرفته است، ضریب انبساط حرارتی این ماده در دماهای پایین، کمتر گزارش شده است. یک مطالعه که بوسیله ی Achary و همکارانش انجام شده است، انبساط حرارتی را بوسیله ی HTXRD مورد مطالعه قرار داده است. به هر حال، این مطالعه به بررسی ضریب انبساط حرارتی این ماده در دماهای بالاتر از 1000 درجه، نپرداخته است. مطالعه های قبلی به آنیزوتروپی بالای در انبساط حرارتی این ماده، اشاره داشته اند. در بررسی روش دقیقی که بوسیله ی آن، یک ماده منبسط می شود، نوسانات شبکه ای و انبساط شبکه نیز باید به خوبی فهمیده شود. با مطالعه ی انبساط حرارتی ، رفتار سایر مواد با فرمول نیز بهتر فهمیده می شوند. شاید این مواد جدید بتوانند در کاربردهای گفته شده، عملکرد مناسبی داشته باشند.
ساختار شیلیتی ممکن است به صورت آرایه های متراکم مکعبی از یون های و در نظر گرفته شود. اکسیژن ها، در حول دو کاتیون A واقع شده اند و یکی از کاتیون های B در ساختار شیلیتی، قرار دارد. شکل 14 نشاندهنده ی موقعیت اتم ها در سلول واحد کریستال می باشد. 4 اتم اکسیژن در حول تنگستن و به صورت تتراهدرال قرار دارند . این اتم ها، در حدود 7 % و در طول محور c انقباض پیدا کرده اند. این مسئله باید تذکر داده شود که حضور تتراهدرال های مجزا یک ویژگی متمایز ساختار شیلیتی است که موجب می شود تا استفاده از تخمین پیچیده ی آنیونی خواص فیزیکی کریستال، به اثبات برسد. هر کاتیون گوشه های خود را با 8 تتراهدرال به اشتراک گذاشته است. پیوند میان کاتیون و آنیون عمدتا از نوع آنیونی است، در حالی که پیوند میان W-O ،عمدتا کوالانسی است. شکل 15 در این مقاله، انبساط حرارتی مربوط به مورد بررسی قرار گرف و نقش یون های Ca و W در ایجاد آنیزوتروپی، مورد بررسی قرار گرفت.

رویه ی آزمایش

یک پودر از جنس ابتدا با استفاده از روش به دام انداختن استری- آلی، سنتز شد. پیش ماده ی مورد استفاده، کلسیم نیترات تتراهیدرات و انیدرید آمونیوم تنگستات بود. مقادیر مناسب استوکیومتری از این دو منبع یونی، در آب حل شد، سپس 5% وزنی محلول PVA به آن افزوده شد. مخلوط حاصله بر روی هیتر حرارت داده می شود در حالی که به طور همزمان، عمل همزدن، انجام می شود. پودر حاصل از این مرحله، در دمای 1000 درجه کلسینه می شود. آنالیز XRD نشاندهنده ی این است که فاز شیلیتی به همراه تنگستن اکسید در این مخلوط حضور دارند. بعد از سنتز این ماده، مطالعات HTXRD بر روی نمونه ها انجام می شود. در
شکل های 16 و 17 الگوهای XRD مربوط به این ماده آورده شده است و تغییرات موجود نیز قابل مشاهده می باشد. در
انبساط حرارتی این ماده نشان داده شده است. همچنین در شکل 18 تغییرات CTE نسبت به دما آورده شده است.
همانگونه که در شکل 18 مشاهده می شود، شبکه ی در طول محور c نسبت به محور a و b، انبساط بیشتری داشته است. این مسئله بوسیله ی اندیس آنیزوتروپی، فهمیده می شود. اندیس آنیزوتروپی نسبت ضرایب انبساط گرمایی اندازه گیری شده در طول محور و محورهای a و b می باشد. علاوه بر این، فاکتور آنیزوتروپی نیز با دما ثابت نیست و با تغییر دما از 700 به 1450، به میزان 37% افزایش می یابد. این نوع از رفتار انبساط گرمایی، رفتاری مناسبی برای یادگیری دانشگاهی انبساط پیوندها، مخصوصا پیوند ها می باشد، مخصوصاً اینکه W، 4 برابر سنگین تر از Ca می باشد (شکل 19 و جدول 4).

پیش زمینه

علارغم این حقیقت که تعداد و تنوع فسفات های کریستالی، با سیلیکات ها، قابل مقایسه است، ارتوفسفات ها، تنها ترکیبات فسفاتی را ایجاد می کنند که به طور متداول در طبعیت یافت می شوند. در بین این ترکیبات، ارتوفسفات های خاک های نادر (RE)، احتمالاً پایدارترین و دیرگدازترین نوع از این مواد می باشند. مونازیت (Monazite) یک مینرال ارتوفسفات از خاک های نادر است که دارای ترکیب شیمیایی می باشد. در اینجا، R عمدتاً Ce است و در مقداری نیز عناصر دیگر مانند La، Pr، Nd، Sm و Th در این ماده یافت می شود. نقطه ی ذوب مربوط به مونازیت، در حدود 2045 درجه ی سانتیگراد می باشد. و محلول های جامد آن، یکی از موضوعات تحقیقاتی جالب توجه هستند زیرا دارای پایداری شیمیایی بهتری نسبت به سایر مینرال های مشابه می باشد.
علاوه بر این، می تواند با یون های فلزی متعددی، محلول های جامد تشکیل دهد و این خواص موجب می شود تا این ماده کاربردهای متعددی در زمینه ی کاهش زباله های هسته ای ایفا کند. به عنوان یکی از راه های افزایش تافنس مواد، بر روی الیاف کوتاه آلومینایی پوشش داده می شود و بدین صورت، می توان از حرکت ترک در این سطح مقطع، جلوگیری نمود. این ماده بوسیله ی برخی از محققین، به سرامیک با قابلیت ماشین کاری، لقب گرفته است. به همین دلیل بررسی های عملی مختلفی بر روی خواص و همچنین کاربردهای این ماده، انجام شده است.
ساختار کریستالی مربوط به این ماده، بوسیله ی روش های کریستالوگرافی اشعه ی X، بدست آمده است. این فهمیده شده است که این ماده داری سلول واحد مونوکلینیک می باشد. این ساختار از اتم های سزیومی تشکیل شده است که بوسیله ی 9 اتم احاطه شده اند (شکل 20). در این مطالعه، این ماده به صورت شیمیایی سنتز شده است و خواص دما بالای آن، با استفاده از DSC/TGA ، دیلاتومتری و تفرق اشعه ی X در دمای بالا، مورد ارزیابی قرار گرفته است.

روش آزمایش

پودر سزیوم فسفات از طریق روش به دام افتادن استری- آلی، تولید شد(شکل21). سزیوم نیترات هگزاهیدرات و اسید فسفوریک به عنوان پیش ماده مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر مناسبی از این مواد شیمیایی در آب یونیزه حل شده و به مدت 30 دقیقه هم زده شده است. % % وزنی PVA به آن اضافه شده است و محلول، دوباره به مدت 30 دقیقه هم زده شد. محلول نهایی حرارت دهی شد اتا آب و گازهای ناخواسته خارج شود و در نهایت، کیک زرد زنگی بدست آید. این کیک در دمای 900 درجه، کلسینه شده و سپس آسیاب کاری می شود. پودر نهایی در دمای 1200 درجه، حرارت دهی می شود تا فاز مونوکلینیک از تولید شود (شکل 22).

بررسی های اولیه

بررسی های اولیه با استفاده از TGA/DSC بر روی سنتز شده، هیچ تغییر قابل توجهی در وزن و یا در سیگنال های DSC را نشان نداد. این مسئله تأیید کننده ی این است که این فاز پایدار است و متحمل هیچ استحاله ی فازی در شکل 23 آورده شده است. بررسی های دیلاتومتری بر روی نمونه های استوانه ای که در دمای 1600 درجه و به مدت 1 ساعت زینتر شده اند، انجام شده است. دانسیته ی نمونه با روش پیکنومتری، برابر با
و میزان تخلخل برابر با 3.54 % می باشد. این نمونه حرارت دهی و سپس سرد شد. نویز فراوان در نمودار دیلاتومتری نباید باعث بروز اشتباه برای ما شود.

بررسی های HTXRD

بررسی های HTXRD با استفاده از QLF و دستگاه تفرق اشعه ی X انجام شده است. در شکل 24 این الگوهای تفرق نشان داده شده است. در این شبکه های اتمی، انبساط پیوسته در طول محورهای کریستالوگرافی مشاهده می شود (
(شکل 25 و 26). شکل 27 نیز نشاندهنده ی تغییر خطی CTE نسبت به دما می باشد که مقادیر مربوطه نیز در جدول 5 آورده شده است. در
میزان انبساط حجمی نشان داده شده است.

پیش زمینه

سیستم (R یک عنصور خاک نادر)، یک سیستم مورد علاقه از لحاظ فنی و تکنولوژیک می باشد. این ماده را می توان در کاربردهای دما بالا مانند دیرگداز و پوشش، سرامیک های کاربردی، لیزرها، اپتوالکترونیک، فروالکترونیک و یون شناسی حالت جامد، استفاده کرد.
یک ترکیب فازی یک به یک در سیستم می باشد.
در دماهای پایین، دارای ساختار مونولیتیک است (شکل 29) و دارای ساختار مشابه با فرگوسونیت (fergusonite) می باشد. این ساختار مشابه با ساختار فلوریت است. ساختار فلوریت که بعدها، به مینرال فلوریت معروف شد، یک ساختار مکعبی است. آنیون ها در این ساختار در گوشه ها و کاتیون ها در وسط هر مکعب واقع شده اند. عدد کوئوردیناسیون مربوط به کاتیون ها، هشت و عدد مربوط به آنیون ها، چهار می باشد.
در دمای اتاق دارای دو پلی مورف ات: پلی مورف M و . فاز در طی حرارت دهی تا دمای 1400 درجه، به فاز M تبدیل می شود. فاز دارای ساختار فرگوسونیتی و فاز M دارای ساختار شیلیتی است. در این دو پلی مورف، ایتریوم دارای کوئوردیناسیون اکسیژن 8 است اما فواصل Ta-O در کوتاه تر از این فواصل در است. با استفاده از فرگوسونیتی معمولی ( ناخالص)، Komkov ساختار شکل دما بالا را تعیین نمود و کوئوردیناسیون اجزای تشکیل دهنده را مشخص نمود.

روش آزمایش

ایتریوم تانتالات بوسیله ی روش به دام افتادن آلی- استری تولید شد (شکل 30). ایتریوم نیترات هگزوهیدرات و تانتالیوم پنتا کلراید به عنوان منبع یون های و مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر استوکیومتری از این دو ماده، به مدت 30 دقیقه مخلوط شده است و سپس 5 % وزنی PVA به داخل آن ریخته می شود و بعد از آن، مخلوط به مدت 50 دقیقه، مخلوط می شود. محلول نهایی هم زده می شود تا آب آن حذف شوند و نهایتاً کیک زرد تولید شود. کیک نهایی آسیاب می شود و سپس در دمای 800 درجه به مدت 1 ساعت کلسینه می شود. پودر کلسینه شده بعد از آسیاب کاری، از الک مش 100 عبور داده می شود. در نهایت، پودر تا دمای 1200 درجه، حرارت دهی می شوند و فاز مونوکلینیک تشکیل می شود (شکل 31).

بررسی های اولیه

نتایج مربوط به مطالعات TGA/DSC و دیلاتومتری در
در شکل 32 و 33 آورده شده است. نمونه هایی از پودر در دمایی بین 30 و 1500 درجه، حرارت دهی شدند. هیچ تغییری در جرم در طی آزمایش، مشاهده نشده است. اندازه گیری های انجام شده با استفاده از DSC نشاندهنده ی وجود استحاله های فازی در حین سرد کردن از دمای 1500 درجه می باشد. مطالعات دیلاتومتری بر روی نمونه های استوانه ای انجام شده است. دانسیته ی نمونه ها در حدود 6.97 گرم بر سانتیمتر مربع می باشد و میزان تخلخل نیز برابر با 3.15 % می باشد. استحاله ی فازی در حین سرد کردن، به صورت یک پیک در شکل 33 مشهود می باشد.

مطالعه ی HTXRD

بررسی های HTXRD با استفاده از دستگاه QLF انجام شد. در شکل 34 نشاندهنده ی الگوهای HTXRD می باشد.

خلاصه

این مقاله در تلاش است تا مواد سرامیکی جدید را کشف کند که دارای استحاله های فازی مناسبی هستند. این سیستم ها، دارای کاربرد در صنعت هوافضا، می باشند. بر اساس مقالات مورد بررسی، سیستم هایی که دارای این قابلیت هستند، عبارتند از:
در حالی که و در دماهای بالا پایدار هستند،
در حین حرارت دهی متحمل استحاله می شوند. در این مطالعه، فاز سنتز شد و مورد مطالعه قرار گرفت. این ماده پایدار است و متحمل استحاله نمی گردد. آنالیز کریستالوگرافی دقیق بر روی هر یک از سیستم های بالا انجام شد. سعی شد تا اکثر آنالیزهای مطلوب در این مقاله، آورده شده باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.