نویسنده: کینگری یین، بینجی زو، هورونگ زنگ
مترجم: حبیب الله علیخانی
وقتی مواد تحت تغییر شکل پلاستیک هستند، دو نوع از رشد دانه می تواند در فرایند آنیل رخ دهد. مورد اول و دوم، ری کریستالیزاسیون است. وقتی اولین ری کریستالیزاسیون در زمینه و تحت تغییر شکل پلاستیک رخ می دهد، کریسال انرژی آزاد کرنشی را برای جوانه زنی استفاده می کند و دانه های زمینه، در همین زمان، مصرف می شوند. نیروی محرکه برای این فرایند، تفاوت انرژی آزاد میان فازهای دارای کرنش و بدون کرنش است. این مقدار از انرژی 100 برابر بالاتر از انرژی سطح مشترک است. در طی اولین ری کریستالیزاسیون، مرزدانه ها از سمت مرکز انحنای خود، به سمت خارج حرکت می کنند و حجم مربوط به جوانه های با انرژی پایین، افزایش می یابد. به دلیل تغییر شکل پلاستیک شدید در سرامیک ها و در طی این فرایند، اولین ری کریستالیزاسیون در سرامیک ها کاملا نادر اما در فلزات متداول می باشد. این نوع از مهاجرت مرزدانه ها به سمت خارج از مرکز انحنا، در NaCl، MgO و سرامیک های PLZT مشاهده شده است. شکل 1 و 2 نشاندهنده ی مهاجرت مرزدانه ها به سمت خارج از مرکز انحنا و از طری فرایند اچ گرمایی، می باشد.
ری کریستالیزاسیون دوم در مواد پلی کریستالی، در واقع رشد دانه های منفرد و مصرف دانه های ریز در زمان عدم وجود کرنش می باشد (شکل 3). نیروی محرکه در اینجا، تفاوت در انرژی دانه های ریزتر و درشت تر و در نهایت کاهش در سطح مشترک کل است. مهاجرت مرزدانه ها به سمت مرکز انحنا می تواند موجب تشکیل دانه های منفرد بزرگتر شود. در این حالت، انرژی از 0.4186 ژول بر گرم به 2.1 ژول بر گرم، افزایش می یابد اگر یک دانه از یک میکرون رشد کند و اندازه ی آن به 1 سانتیمتر برسد. ری کریستالیزاسیون دوم در سرامیک ها متداول است. این پدیده در آلومینا، PZT و سرامیک های فریتی، مشاهده می شود.
یک تفاوت پتانسیل شیمیایی بر روی دو سمت از مرزدانه ی انحنا دار، وجود دارد که علت آن، تفاوت در حالت های تنشی است (شکل 4). اتم A در سمت محدب مرزدانه ها، تحت تنش فشاری با انرژی بالاست، در حالی که اتم B در سمت مقعر مرزدانه، تحت تنش کششی با انرژی پایین است. بنابراین ، اتم A تمایل دارد تا به سمت اتم B مهاجرت کند که علت این مسئله، تفاوت انرژی است یعنی مهاجرت مرزدانه ها به سمت مرکز انحنا، که منجر به رشد دانه می شود. سرعت مهاجرت با انحنای مرزدانه ارتباط دارد.
در حالت تعادلی، تمام انرژی های مرزدانه ای در یک مرزدانه ی 120 درجه ای، یکسان است. در کشش صفحه ای، تنها دانه های هگزاگونال دارای زایوه ی مرزدانه ای 120 هستند، و دانه های دارای کمتر از 6 سطح، تمایل به از بین رفتن و خورده شدن دارند. دانه های دارای بیش از 6 پهلو، تمایل به رشد دارند. نیروی محرکه برای رشد دانه و سرعت رشد دانه، به صورت معکوس با اندازه ی دانه در ارتباط است. در ادامه برخی مثال ها در این زمینه، آورده شده است.
در بررسی های انجام شده بر روی آلومینیوم خالص، P A Beck و همکارانش نشان دادند که:
مهاجرت مرزدانه ها از طریق انرژی سطحی، به سمت مرکز انحنا، القا می شود و نتیجه ی آن، کاهش در مساحت سطح مشترک در واحد حجم است یعنی رشد دانه به نحوی که موجب کاهش انرژی کل سیستم می شود.
مهاجرت مرزدانه ها از طریق ری کریستالیزاسیون مشتق شده با انرژی ذخیره شده در مواد و در طی کار سخت، به سمت خارج از مرکز انحنا می باشد تا بدین صورت دانه های آنیل شده ی بدون کرنش، ایجاد کند.
M F Ashby (1967) تغییر شکل در مس ایجاد کرد و سپس این ماده را در یک دمای معین آنیل کرد. مهاجرت سطح مشترک از سمت مرکز انحنا که در واقع به دلیل انرژی تغییر شکل یافته ی ذخیره سازی شده، مشتق می شود، در این حالت، مشاهده شد. در اصل، ذرات با اندازه ی متوسط 200 نانومتر، به صورت یکنواخت توزیع شده اند. وقتی سطح مهاجرت بتواند ذرات کوچک را بکشد بدین صورت، ناحیه ی تهی می تواند بعد از روبش سطح مشترک، تشکیل شود. سطح مشترک دارای عرضی چند میکرونی است اما سرعت مهاجرت می تواند به یک میکرون بر دقیقه نیز برسد (البته در دمای 650 درجه ی سانتیگراد و نیروی کشش 〖10〗^(-7) N).
C S Tedmon (1970) مقادیر اندک از جنس فاز γ را در زمینه ی فولاد ضد زنگ با فاز آلفا، مشاهده کرد. در دمای معین، مرزدانه ی α-γ (مرز فازی) به سمت توسعه ی فاز γ حرکت می کند. اما برخی اوقات، رسوبات موجود در مرزدانه ها می توانند مهاجرت را کند و یا متوقف کنند. در بررسی ها با اچ گرمایی و بر روی سرامیک های PLZT، محققین متوجه شده اند که مهاجرت مرزدانه ها به سمت خارج از مرکز انحنا اتفاق می افتد، مشابه شکل 5 تا 8 می باشد.
نواحی جاروب شده با استفاده از مهاجرت مردزانه ای، نواحی مسطحی می شوند و خت و خش دیگر بر روی آنها وجود ندارد. شکل 7 نشاندهنده ی مهاجرت ترتیبی اتصال های سه گانه می باشد که در آنها زاویه ی اولیه ی 116، 137 و 107 درجه به ترتیب، به زوایای 115، 126 و 119 تبدیل شده است. این حرکت در واقع حرکت به سمت تعادل 120 درجه می باشد. Lozinskii پدیده ی مشابهی را در بررسی مهاجرت مرزدانه ها در فلزات، مشاهده کرد. شکل 8 و 9 نشاندهنده ی توقف یا کند شدن مهاجرت مرزدانه ها بوسیله ی رسوبات، می باشد. برخی اوقات رسوبات در مرزدانه های اولیه باقی می مانند در حالی که مرزدانه ها به سمت موقعیت جدید، حرکت می کنند (شکل 10).
علاوه بر این، مرزدانه های انحراف یافته نیز در نزدیکی سطح نمونه و پس از اچ گرمایی مشاهده شده است (شکل 11). این بخش بدین معناست که مهاجرت مرزدانه ها برای بخش های مختلف، متفاوت است. به هرحال، هیچ مرزدانه ی اعوجاج یافته ای در مرکز نمونه مشاهده نشد (شکل 11 و 12 را مقایسه کنید). این تصاویر نشاندهنده ی موج دار بودن مرزدانه ها می باشد. در واقع این شکل نتیجه ای از ریلکزاسیون تنش در طی اچ گرمایی می باشد. Wersing نیز همین دیدگاه را مورد تأیید قرار داده است.
مهاجرت مرزدانه ها در سرامیک های PLZT و در طی اچ گرمایی، ممکن است نتیجه ای از وارد شدن اکسید سرب از طریق اتمسفر، می باشد یعنی مهاجرت القا شده به صورت شیمیایی. این مورد با مهاجرت به سمت خارج مرکز انحنا، شاخص می باشد. این مورد در فلزات، متداول است. جدایش برخی از یون های حل شونده در مرزدانه ها، می تواند نقش پایدار ساز را در مرزدانه های جدید، ایفا کند.
در بررسی بر روی فلزات، این فهمیده شده است که مرزدانه ها، یک مسیر مناسب برای نفوذ سریع یون های حل شونده، ایجاد می کند؛ بنابراین، مرزدانه ها، برخی اوقات مسیرهای مدار کوتاه، نامیده می شوند. علاوه بر این، عنصر هیدروژن نیز تمایل به جدایش در مرزدانه ها دارد و جریان نفوذ با سرعت بالا، منجر به جدای در مرزدانه ها، می شود. این مسئله می تواند منجربه القای مهاجرت مرزدانه ای شود. این مرزدانه های مهاجرت کننده می توانند برخی اوقات، نابجایی ها را حذف کنند به نحوی که سوراخ های اچ اندکی در ناحیه ی روبش یافته بوسیله ی مهاجرت مرزدانه ها، وجود دارد.
با توجه به کارهای J E Burke و همکارانش (1963)، مرزدانه ها به سمت مرکز انحنای خود حرکت می کنند و حفرات را جاروب می کنند. در نزدیکی حفره ها، غلظت جاهای خالی بالاتر از غلظت تعادلی در داخل دانه ها می باشد، بنابراین، این جاهای خالی وارد مرزدانه ها می شود و حذف می شوند به نحوی که حفراتی که در نزدیکی مرزدانه ها قرار دارند، می توانند سریع تر از بین بروند. در همین زمان، مرزدانه ها به عنوان سینک در برابر نفوذ جاهای خالی، عمل می کنند. حفرات اندکی در هر دو طرف از مرزدانه توصیف کنند هی پدیده ی نفوذ جاهای خالی است.
تخلخل ها و ذرات فاز ثانویه ی نامحلول می توانند اثرات قابل توجهی بر روی مهاجرت مرزدانه ها داشته باشند. این اثرات شامل متوقف کردن حرکت آنها و یا کاهش سرعت مهاجرت آنها می باشد. J E Burke (1980) تخمین زد که موبیلیته ی مزردانه ها در سرامیک های آلومینایی خالص، 100 برابر بیشتر از سرامیک های آلومینایی دوپ شده با اکسید منیزیم می باشد. در واقع دوپ کردن موجب محدود شدن رشد دانه ها شده است. با توجه به کارهای Yan (1984، افزودنی ها منجر به محدود شدن مهاجرت مرزدانه ها در زمانی می شود که تفاوت قابل توجهی در شعاع اتمی و والانس میان اتم های افزودنی و اتم های زمینه، وجود دارد. او همچنین فهمید که 7 % مولی La در سرامیک های Pb〖Zr〗_0.65 〖Ti〗_0.35 O_3 می تواند موجب کاهش در موبیلیته ی مرزدانه ها به میزان 250 برابر شود. این مسئله دلیل اصلی این موضوع است که چرا سرامیک های PLZT به راحتی زینتر شده و شفاف می مانند.
برخی از فازهای مایع می توانند سرعت حل شدن و رسوب دهی توده ی دانه ای را که در نزدیکی مرزدانه است، بالا ببرند و بدین صورت انتقال جرم را تسهیل کنند. بنابراین در این حالت، رشد دانه با فازهای مایع سریع تر از زینترینگ جامد های خالص است. در طی زینترینگ مربوط به مواد PTC، مقادیر اندکی از فازهای مایع فعال وجود دارد که در حقیقت نقش مهمی در فرایندهای حل شدن و رسوب دهی ، دارند. به همراه رشد دانه، مهاجرت مرزدانه ها عناصر شبه رسانا را با خود انتقال می دهد. البته این مسئله در مورد عناصر دهنده مانند نیوبیوم مشاهده نشده است. برخی اوقات، دانه ها با پوششی از نیوبیوم در بر گرفته می شوند و هسته ی دانه بدون نیوبیوم است. W R Bussem (1971) ثابت کرد که نفوذ نیوبیوم در طول مرزدانه ها بیشتر از دانه هاست. M Kahn (1985) اثبات کرد که نیوبیوم حلالیت بالایی در سرامیک های BaTiO_3 ندارد. D Kolar (1981) پیشنهاد کرد که سیکل های گرمایی می تواند موجب افزایش حرکت و هموژنیتی مربوط به مرزدانه ها شود. M Drofenik و همکارانش (1982) کشف کردند که در سرامیک های BaTiO_3 دوپ شده با آنتیموآن، فاز مایع در نقاط سه گانه و در فاز ثانویه ی موجود در مرزدانه ها، وجود دارد. بعد اکسیداسیون، عنصر آنتیموان در فاز مایع حل می شود و بعد از ری کریستالیزاسیون، اکسیدها کاهش می یابند و موجب تشکیل سرامیک های BaTiO_3 دوپ شده با مواد نیمه رسانا، می شود. در این حالت، اکسیژن رها می شود و در نهایت، ناحیه ی مرزدانه ای دوباره اکسید می شود و موجب تشکیل موانع پتانسیلی می شود. سپس زینترینگ سرامیک های PTC به اتمام می رسد. بنابراین، زینترینگ با فرایندهایی همچون حل شدن دانه ها، رشد دانه ها و رهایش اکسیژن همراه است و فاز مایع در این میان، نقش مهمی ایفا می کند.
یک مقدار اندک از فاز مایع می تواند اثر قابل توجهی بر روی ریزساختار مربوط به سرامیک های PTC داشته باشد. بنابراین، افزودنی های مختلف موجب تشکیل فازهای مایع مختلف می شود. این مسئله در نهایت، منجر به درشت شدن و یا ریز شدن ریزساختار می شود به نحوی که خواص دی الکتریکی مختلفی برای سرامیک های PTC ایجاد می شود.
سیلیس یه مواد مغناطیسی Sr〖Fe〗_12 O_19 اضافه می شود تا بدین صورت ساختار دانه ای ریز بدست آید اما مقدار اضافه شده، باید به طور مناسب کنترل شود. آزمایش ها نشان می دهد که وقتی مقادیر سیلیس افزایش پیدا می کند، غلظت سیلیس در داخل دانه ها پایین می ماند و این میزان در مرزدانه ها افزایش می یابد. به هر حال، فاز ثانویه ی سیلیس در نقاط سه گانه باقی می ماند نه در مرزدانه ها. اگر فاز ثانویه جامد باشد، ناخالصی ها ایجاد شده در نقاط سه گانه، منجر به کاهش در موبیلیته ی مرزدانه ها می شود که علت آن ایجاد اثر کشش بوسیله ی این بخش ها، می باشد. بنابراین، اگر مقادیر اندکی از سیلیس اضافه شود، هیچ جدایشی از سیلیس تشکیل نمی شود و بدین صورت رشد دانه محدود نمی شود. اگر مقادیر بیش از حد سیلیس اضافه شود، فاز ثانویه فاز مایع می شود و موجب افزایش انتقال جرم و رشد دانه می شود.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Microstructure, property and processing of functional ceramics/ Qingrui Yin, Binghe Zhu, Huarong Zeng
مترجم: حبیب الله علیخانی
وقتی مواد تحت تغییر شکل پلاستیک هستند، دو نوع از رشد دانه می تواند در فرایند آنیل رخ دهد. مورد اول و دوم، ری کریستالیزاسیون است. وقتی اولین ری کریستالیزاسیون در زمینه و تحت تغییر شکل پلاستیک رخ می دهد، کریسال انرژی آزاد کرنشی را برای جوانه زنی استفاده می کند و دانه های زمینه، در همین زمان، مصرف می شوند. نیروی محرکه برای این فرایند، تفاوت انرژی آزاد میان فازهای دارای کرنش و بدون کرنش است. این مقدار از انرژی 100 برابر بالاتر از انرژی سطح مشترک است. در طی اولین ری کریستالیزاسیون، مرزدانه ها از سمت مرکز انحنای خود، به سمت خارج حرکت می کنند و حجم مربوط به جوانه های با انرژی پایین، افزایش می یابد. به دلیل تغییر شکل پلاستیک شدید در سرامیک ها و در طی این فرایند، اولین ری کریستالیزاسیون در سرامیک ها کاملا نادر اما در فلزات متداول می باشد. این نوع از مهاجرت مرزدانه ها به سمت خارج از مرکز انحنا، در NaCl، MgO و سرامیک های PLZT مشاهده شده است. شکل 1 و 2 نشاندهنده ی مهاجرت مرزدانه ها به سمت خارج از مرکز انحنا و از طری فرایند اچ گرمایی، می باشد.
در بررسی های انجام شده بر روی آلومینیوم خالص، P A Beck و همکارانش نشان دادند که:
مهاجرت مرزدانه ها از طریق انرژی سطحی، به سمت مرکز انحنا، القا می شود و نتیجه ی آن، کاهش در مساحت سطح مشترک در واحد حجم است یعنی رشد دانه به نحوی که موجب کاهش انرژی کل سیستم می شود.
مهاجرت مرزدانه ها از طریق ری کریستالیزاسیون مشتق شده با انرژی ذخیره شده در مواد و در طی کار سخت، به سمت خارج از مرکز انحنا می باشد تا بدین صورت دانه های آنیل شده ی بدون کرنش، ایجاد کند.
M F Ashby (1967) تغییر شکل در مس ایجاد کرد و سپس این ماده را در یک دمای معین آنیل کرد. مهاجرت سطح مشترک از سمت مرکز انحنا که در واقع به دلیل انرژی تغییر شکل یافته ی ذخیره سازی شده، مشتق می شود، در این حالت، مشاهده شد. در اصل، ذرات با اندازه ی متوسط 200 نانومتر، به صورت یکنواخت توزیع شده اند. وقتی سطح مهاجرت بتواند ذرات کوچک را بکشد بدین صورت، ناحیه ی تهی می تواند بعد از روبش سطح مشترک، تشکیل شود. سطح مشترک دارای عرضی چند میکرونی است اما سرعت مهاجرت می تواند به یک میکرون بر دقیقه نیز برسد (البته در دمای 650 درجه ی سانتیگراد و نیروی کشش 〖10〗^(-7) N).
C S Tedmon (1970) مقادیر اندک از جنس فاز γ را در زمینه ی فولاد ضد زنگ با فاز آلفا، مشاهده کرد. در دمای معین، مرزدانه ی α-γ (مرز فازی) به سمت توسعه ی فاز γ حرکت می کند. اما برخی اوقات، رسوبات موجود در مرزدانه ها می توانند مهاجرت را کند و یا متوقف کنند. در بررسی ها با اچ گرمایی و بر روی سرامیک های PLZT، محققین متوجه شده اند که مهاجرت مرزدانه ها به سمت خارج از مرکز انحنا اتفاق می افتد، مشابه شکل 5 تا 8 می باشد.
در بررسی بر روی فلزات، این فهمیده شده است که مرزدانه ها، یک مسیر مناسب برای نفوذ سریع یون های حل شونده، ایجاد می کند؛ بنابراین، مرزدانه ها، برخی اوقات مسیرهای مدار کوتاه، نامیده می شوند. علاوه بر این، عنصر هیدروژن نیز تمایل به جدایش در مرزدانه ها دارد و جریان نفوذ با سرعت بالا، منجر به جدای در مرزدانه ها، می شود. این مسئله می تواند منجربه القای مهاجرت مرزدانه ای شود. این مرزدانه های مهاجرت کننده می توانند برخی اوقات، نابجایی ها را حذف کنند به نحوی که سوراخ های اچ اندکی در ناحیه ی روبش یافته بوسیله ی مهاجرت مرزدانه ها، وجود دارد.
فاز مایع و رشد غیر نرمال دانه ها در طی زینترینگ
رشد غیر نرمال معمولاً در طی زینترینگ سرامیک ها، رخ می دهد. رشد غیر نرمال دانه ها بوسیله ی فاز مایع و با غنی شدن ناخالصی ها در مرزدانه ها انجام می شود. بدین صورت دانه ها حل می شود و دوباره رسوب دهی می کنند. رشد دانه ها از فاز مایع اغلب خواص مشابهی با کریستال های تولید شده از محلول دارد. فاز مایع نقش مهمی در انتقال جرم در طی فرایندهای رشد دانه، دارد که در واقع تعیین کننده ی رشد غیر نرمال دانه ها به جای کنترل مهاجرت مرزدانه ها، می باشد. در موورد عیوب حفره ای و ناخالصی، مهاجرت مرزدانه ها موجب ایجاد یک ناحیه ی ناهموار می شود. این پدیده در مورد سرامیک های Y_3 〖Fe〗_5 O_12 مشاهده شده است.با توجه به کارهای J E Burke و همکارانش (1963)، مرزدانه ها به سمت مرکز انحنای خود حرکت می کنند و حفرات را جاروب می کنند. در نزدیکی حفره ها، غلظت جاهای خالی بالاتر از غلظت تعادلی در داخل دانه ها می باشد، بنابراین، این جاهای خالی وارد مرزدانه ها می شود و حذف می شوند به نحوی که حفراتی که در نزدیکی مرزدانه ها قرار دارند، می توانند سریع تر از بین بروند. در همین زمان، مرزدانه ها به عنوان سینک در برابر نفوذ جاهای خالی، عمل می کنند. حفرات اندکی در هر دو طرف از مرزدانه توصیف کنند هی پدیده ی نفوذ جاهای خالی است.
تخلخل ها و ذرات فاز ثانویه ی نامحلول می توانند اثرات قابل توجهی بر روی مهاجرت مرزدانه ها داشته باشند. این اثرات شامل متوقف کردن حرکت آنها و یا کاهش سرعت مهاجرت آنها می باشد. J E Burke (1980) تخمین زد که موبیلیته ی مزردانه ها در سرامیک های آلومینایی خالص، 100 برابر بیشتر از سرامیک های آلومینایی دوپ شده با اکسید منیزیم می باشد. در واقع دوپ کردن موجب محدود شدن رشد دانه ها شده است. با توجه به کارهای Yan (1984، افزودنی ها منجر به محدود شدن مهاجرت مرزدانه ها در زمانی می شود که تفاوت قابل توجهی در شعاع اتمی و والانس میان اتم های افزودنی و اتم های زمینه، وجود دارد. او همچنین فهمید که 7 % مولی La در سرامیک های Pb〖Zr〗_0.65 〖Ti〗_0.35 O_3 می تواند موجب کاهش در موبیلیته ی مرزدانه ها به میزان 250 برابر شود. این مسئله دلیل اصلی این موضوع است که چرا سرامیک های PLZT به راحتی زینتر شده و شفاف می مانند.
برخی از فازهای مایع می توانند سرعت حل شدن و رسوب دهی توده ی دانه ای را که در نزدیکی مرزدانه است، بالا ببرند و بدین صورت انتقال جرم را تسهیل کنند. بنابراین در این حالت، رشد دانه با فازهای مایع سریع تر از زینترینگ جامد های خالص است. در طی زینترینگ مربوط به مواد PTC، مقادیر اندکی از فازهای مایع فعال وجود دارد که در حقیقت نقش مهمی در فرایندهای حل شدن و رسوب دهی ، دارند. به همراه رشد دانه، مهاجرت مرزدانه ها عناصر شبه رسانا را با خود انتقال می دهد. البته این مسئله در مورد عناصر دهنده مانند نیوبیوم مشاهده نشده است. برخی اوقات، دانه ها با پوششی از نیوبیوم در بر گرفته می شوند و هسته ی دانه بدون نیوبیوم است. W R Bussem (1971) ثابت کرد که نفوذ نیوبیوم در طول مرزدانه ها بیشتر از دانه هاست. M Kahn (1985) اثبات کرد که نیوبیوم حلالیت بالایی در سرامیک های BaTiO_3 ندارد. D Kolar (1981) پیشنهاد کرد که سیکل های گرمایی می تواند موجب افزایش حرکت و هموژنیتی مربوط به مرزدانه ها شود. M Drofenik و همکارانش (1982) کشف کردند که در سرامیک های BaTiO_3 دوپ شده با آنتیموآن، فاز مایع در نقاط سه گانه و در فاز ثانویه ی موجود در مرزدانه ها، وجود دارد. بعد اکسیداسیون، عنصر آنتیموان در فاز مایع حل می شود و بعد از ری کریستالیزاسیون، اکسیدها کاهش می یابند و موجب تشکیل سرامیک های BaTiO_3 دوپ شده با مواد نیمه رسانا، می شود. در این حالت، اکسیژن رها می شود و در نهایت، ناحیه ی مرزدانه ای دوباره اکسید می شود و موجب تشکیل موانع پتانسیلی می شود. سپس زینترینگ سرامیک های PTC به اتمام می رسد. بنابراین، زینترینگ با فرایندهایی همچون حل شدن دانه ها، رشد دانه ها و رهایش اکسیژن همراه است و فاز مایع در این میان، نقش مهمی ایفا می کند.
یک مقدار اندک از فاز مایع می تواند اثر قابل توجهی بر روی ریزساختار مربوط به سرامیک های PTC داشته باشد. بنابراین، افزودنی های مختلف موجب تشکیل فازهای مایع مختلف می شود. این مسئله در نهایت، منجر به درشت شدن و یا ریز شدن ریزساختار می شود به نحوی که خواص دی الکتریکی مختلفی برای سرامیک های PTC ایجاد می شود.
سیلیس یه مواد مغناطیسی Sr〖Fe〗_12 O_19 اضافه می شود تا بدین صورت ساختار دانه ای ریز بدست آید اما مقدار اضافه شده، باید به طور مناسب کنترل شود. آزمایش ها نشان می دهد که وقتی مقادیر سیلیس افزایش پیدا می کند، غلظت سیلیس در داخل دانه ها پایین می ماند و این میزان در مرزدانه ها افزایش می یابد. به هر حال، فاز ثانویه ی سیلیس در نقاط سه گانه باقی می ماند نه در مرزدانه ها. اگر فاز ثانویه جامد باشد، ناخالصی ها ایجاد شده در نقاط سه گانه، منجر به کاهش در موبیلیته ی مرزدانه ها می شود که علت آن ایجاد اثر کشش بوسیله ی این بخش ها، می باشد. بنابراین، اگر مقادیر اندکی از سیلیس اضافه شود، هیچ جدایشی از سیلیس تشکیل نمی شود و بدین صورت رشد دانه محدود نمی شود. اگر مقادیر بیش از حد سیلیس اضافه شود، فاز ثانویه فاز مایع می شود و موجب افزایش انتقال جرم و رشد دانه می شود.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Microstructure, property and processing of functional ceramics/ Qingrui Yin, Binghe Zhu, Huarong Zeng
