اثر تركيب بر رفتار تبلور و ويژگي ديالكتريك شيشه سراميك سيستم
CaO-SiO2-MgO بر پايه فاز ولاستونيت

محبوبه كياني زيتاني*1، محمد رضواني2
دانشجوي كارشناسي ارشد، گروه مهندسي مواد، دانشكده مكانيك، دانشگاه تبريز، تبريز، ايران
دانشيار، گروه مهندسي مواد، دانشكده مكانيك، دانشگاه تبريز، تبريز، ايران
* Mahbube_kiani88@ms.tabrizu.ac.ir
(تاريخ دريافت: 04/10/90، تاريخ پذيرش: 06/12/90)

چكيده
در اين تحقيق تركيبهاي مختلف در سيستم CaO-SiO2-MgO بر پايه فاز ولاستونيت انتخاب شـدند . الگوهـاي پـراش اشـعه ايكـسنشان دادند كه ولاستونيت به عنوان يكي از فاز اصلي در شيشه سراميكهاي سينتر شده، تشكيل شد. سينترپذيري و تبلـور نمونـههـايشيشه سراميك در دماهاي مختلف بررسي شدند. دماي Co 830، به عنوان دماي بهينه سينترپذيري انتخاب شد. در نهايت ويژگيهـايديالكتريك از جملهεr و tgδ براي نمونههاي شيشه سراميك در دماي Co 830، در محدوده فركانس 12-8 گيگاهرتز اندازهگيـريشدند. ثابت ديالكتريك و اتلاف ديالكتريك شيشه سراميكها به ترتيب در محدوده 5/7-7/6 و 0034/0-0028/0 هستند.

واژه هاي كليدي:
ثابت دي الكتريك، اتلاف دي الكتريك، شيشه سراميك CaO-SiO2-MgO بر پايه ولاستونيت و آكرمانيت

1- مقدمه
شيشهها پس از ذوب، شكلدهي و طي عمليـات حرارتـي تبـديلبه شيشه سراميك ميشوند. يك يا چند فاز بلورين ممكـن اسـتدر طول عمليـات حرارتـي تشـكيل شـود كـه تركيبشـان بـهطـورمعم ول از شيش ه پاي ه متف اوت اس ت، در نتيج ه تركي ب شيش ه باقيمانده نيز از شيشه پايه متفاوت است [1-3]. شيشه سراميكها معمولاً مشخصههاي حرارتي، شـيميايي و بيولـوژيكي مطلـوب وخـواص دي الكتريكـي برت ر از فلـزات و پليمره اي آلـي در اي نحوزههـا را از خـود نشـان مـيدهنـد [1]. ايـن سيسـتمهـا ي شيشـهسراميكي شرايط بسيار خوبي براي بهبـود خـواص آنهـا از قبيـل شفافيت، استحكام، سـختي، مقاومـت در برابـر سـايش، مقاومـتشيميايي و ضريب انبساط حرارتي از طريق كنترل تركيب، مقدار تبل ور، مورفول وژي بل ور، ان دازه و نس بت ابع ادي بل ور ف راهم م يكنن د [3-6]. ب راي كاربرده اي وس يع مرب وط ب ه ارتباط ات بيسيم1، در انتقالات با فركانسهاي بالا و حوزههاي كامپيوتري، بــــــ همنظــــــ ور دســــــ تيابي بــــــ ه زيرلايــــــ ههــــــ اي
LTCC (Low Temperatute Co-fired Ceramic) بـا عملكـردمناسب براي ارسال سريع سيگنالها، سراميكهاي ديالكتريـكبا ضريب ديالكتريك و دماي سينترينگ پايين مورد نياز اسـت . ثابت دي الكتريك بهصورت عكس ريشه دوم بر سـرعت ارسـالسيگنال تأثير ميگذارد [6-9].
شيشه سراميك SiO2-MgO-CaO به عنوان سيستم سـراميكي بـاثاب ت ديالكتري ك پ ايين و ويژگ يه اي ديالكتري ك خ وب شناخته شده است [10]. تبلور تركيبات شيشه در سيستم سه تـاييSiO2-MgO-CaO ممكن است شـامل فازهـاي بلـوري متعـدد ازقبيـل ولاس تونيت2 (2(CaO.SiO، فورس تريت3 (2(2MgO.SiO، دايوپس ايد4 (2(CaO.MgO.2SiO، پرتوانس تاتيت5 (2(MgO.SiO و آكرمانيت6 (2(2CaO.MgO.2SiO باشد. اين شيشه سراميكها به علت مقاومت ويژه و نيـز خـواص مكـانيكي فازهـاي موجـود،ميتوانند براي كاربردهـاي زيـادي مناسـب باشـند. امـا بـه علـتمشكلات جوانهزني، تبلور تودهاي در اين شيشه سراميكها نسـبتاًمشكل است [2]. ولاستونيت از ثابت دي الكتريك پايين، اتلاف ديالكتريك پايين و پايداري حرارتي بالايي برخوردار اسـت. از اينرو در ساخت سراميك ها، مواد پزشـكي بـراي اسـتخوانهـا وريش هه اي دن دان، ع ايقه اي فرك انس ب الا، م واد پركنن ده در رزينها و پلاستيكها ساختمانهاي شهري، توليدات متالورژي و رنگ استفاده مي شـود. در سـال هـاي اخيـر بـا افـزايش توليـداتولاستونيت در سرتاسر جهان تقاضا بـراي ايـن محصـول افـزايشيافته است [11]. ولاستونيت از نظر ساختاري در دو شـكل كـاملاًمتفاوت وجـود دارد . فـاز پايـدار در دمـاي بـالاي C11500 يـكسيليكات حلقوي است كـه پزدوولاسـتونيت7 يـاα – ولاسـتونيتناميده ميشود كه از حلقههاي چهاروجهي [4[SiO با سـه گوشـهمشترك تشكيل مي شـود. زيـر دمـاي CaSiO3 ، 11500C شـاملزنجيرهايي از چهار وجهيهاي [4[SiO است كه β- ولاسـتونيتيا ولاستونيت ناميده ميشوند [12]. همانطـور كـه در شـكل (1) مشاهده ميشود، بـه دليـل محـدوده باريـك فـاز ولاسـتونيت درنمودار سه جزئي CaO-SiO2-MgO، در تحقيـق حاضـر تركيـبشيشه مبنا بر پايه فاز ولاستونيت با توجه به تركيب اسـتوكيومتري(CaO 28/48% و 2SiO 72/51% ) انتخاب شـد. Na2O بـه عنـوانعامل گدازآور و كاهنده ويسـكوزيته اضـافه گرديـد. در نهايـتدرصدهاي مختلف MgO به تركيب استوكيومتري اضافه شد، تـا
در سيسـ تم سـ ه جزئـ ي CaO-SiO2-MgO رفتـ ار تبلـ ور فـ از ولاستونيت و ويژگيهاي ديالكتريك بررسي شود.

شكل (1): نمودار سه جزئي CaO-SiO2-MgO

2- مواد و روش تحقيق
جدول (1) آناليز شيميايي تركيبهاي مختلف را براي تهيه شيشه سراميك سيستم SiO2-MgO-CaO بر پايه فاز ولاسـتونيت نشـانميدهد.
جدول (1): نسبت وزني اكسيدها در تركيبهاي شيشه

اكسيد
نمونه

SiO
2

CaO

Na
2
O

MgO

W.3

72
/
51

28
/
48

6

3

W.6

72
/
51

28
/
48

6

6

W.9

72
/
51

28
/
48

6

9

اكسيد

نمونه

SiO

2

CaO

Na

2

O

MgO

W.3



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید