اثر pH و مقدار کمک تف جوش های اکسید منیزیم-اکسید لانتانیوم بر عبور اپتیکی سرامیک آلومینا

در این پژوهش، سرامیک آلومینای شفاف با فرایند تف ­جوشی جرقه ­ای پلاسما (SPS) تولید شد. دراین راستا، در تحقیق حاضر، فرایند تولید این سرامیک ­ها با استفاده از روش رسوب شیمیایی در حضور کمک ­تف ­جوش­ های نیترات منیزیم و نیترات لانتانیوم و با استفاده از پودر آلفا-آلومینا با اندازه ذرات (۲۰۰ و ۱۰۰۰ نانومتر) انجام شد. دوغاب حاصل از پودر آلومینا، نیترات منیزیم و نیترات لانتانیوم، در دمای ۸۰ درجه سلسیوس خشک شد و کلسیناسیون در ۸۰۰ درجه سلسیوس انجام شد. به ­این ­منظور، سوسپانسیون از نانوذرات آلومینا با ppm ۱۰۰ اکسید منیزیم و ppm ۱۰۰ اکسید لانتانیوم با استفاده از نمک ­های نیترات منیزیم و نیترات لانتانیوم تولید شدند. به منظور ارزیابی خواص ساختاری و ریزساختاری پودرهای تولیدشده، بر روی نمونه ها آزمون های پراش پرتوی ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) انجام شد. تف ­جوشی در دمای ۱۵۰۰ درجه سلسیوس، مدت ­زمان نگهداری ۱۵ دقیقه و فشار ۷۰ مگاپاسکال انجام شد. آزمون عبور نور مادون ­قرمز نشان داد که در حضور کمک­ تف ­جوش­ های اکسیدهای منیزیم و لانتانیوم، عبور نور در نمونه ۲۰۰ نانومتر، ۶۵ درصد حاصل شد. نمونه ۱۰۰۰ نانومتر SPS شده، از شفافیت بسیار کمی برخوردار شد و دانسیته بالک این نمونه ۹۶ درصد دانسیته تئوری آلفا-آلومینا را شامل شد. از سوی دیگر، حضور کمک­ تف ­جوش­ ها به­ واسطه افزایش چگالی نمونه ­ها و نیز جلوگیری از رشد دانه در مرحله تف ­جوشی سبب ایجاد شفافیت در سرامیک تولیدی شد. به منظور تعیین سازوکار کمک­ تف ­جوش­ ها آنالیز EDS-Line انجام شد و نشان داد که اکسید لانتانیوم در مرزدانه ­های آلومینا قرار گرفته و از رشد دانه آلومینا در طی تف­جوشی ممانعت کرده است و اکسید منیزیم با تشکیل شبکه اسپینل افزایش چگالی آلفا-آلومینا را درپی داشته است و همین سازوکار منجر به شفافیت در نمونه ­ها شده است. همچنین، تنظیم pH و عملیات کلسیناسیون در روش رسوب شیمیایی منجر به افزایش عبور نور مادون­ قرمز از ۶۰ به ۶۵ درصد در عدد موجی۱/cm  ۱۵۵۰ شده است.