مشخصات مكانيكي و حرارتي قطعات توليد شده توسط قالب گيري تزريقي نانو پودرهاي آلومينا

Thermal and Mechanical Properties of Powder Injection Molded Alumina nano-Powder

در اين تحقيق مراحل توليد قطعات سراميكي آلومينا با استفاده از تكنيك قالب گيري تزريقي پودر و نانو پودر آلومينا بررسي شده و هدايت حرارتي و مقاومت خمشي نمونه ها به عنوان تابعي از دماي تف جوشي و زمان نگه داري تعيين شده است. در ابتدا خوراك با مقدار نانو پورد 58 درصد حجمي و متوسط اندزاه ذرات 100 نانو متر با استفاده از روش اكستروميكسينگ و براي دستيابي به همگني بيشتر تهيه شد. در ادامه اين خوراك به داخل يه قالب دو حفره اي به شكل تسمه اي قالب گيري تزريقي شد. پس از مرحله تزريق براي بايندر زدايي از قطعات قالب گيري شده از روش هاي بايندرزدايي حرارتي و حلالي استفاده شده و اين قطعات در ادامه در دماها و زمان هاي مختلف نگهداري تف جوشي شدند. از نتايج بدست امده مشخص شد كه استحكام خمشي و هدايت حرارتي نمونه ها با افزايش دماي تف جوشي و زمان نگهداري افزايش ميابد به طوري كه در دماي تف جوشي 1600 درجه سانتيگراد و زمان نگهداري 5 ساعت استحكام خمشي و هدايت حرارتي نمونه هاي تف جوشي شده به ماكزيمم مقدار خود يعني 400MPa و 40/8W/mk رسيد.

In this work the processing steps for producing alumina parts using powder injection molding (PIM) technique and nano-powder were investigated and the thermal conductivity and flexural strength of samples were determined as a function of sintering temperature and holding time. In the first step the feedstock with 58 vol. % of alumina nano-powder with average particle size of 100nm was prepared using Extrumixing method to obtain appropriate homogeneity. This feedstock was injection molded into two-cavity mold with rectangular shape. After the injection molding step, thermal and solvent debinding methods were used for debinding of molded samples and then these debinded samples were sintered in different sintering temperatures and holding times. From the results, it was found that the flexural strength and thermal conductivity of samples increased by the increasing sintering temperature and holding time; in sintering temperature of 1600ºC and holding time of 5h, the flexural strength and thermal conductivity for sintered samples reached to maximum values of 488MPa and 40.8 W/mK, respectively.