بررسی تاثیر متغیرهای تف‌ جوشی بر ریزساختار و چگالی الیاف pzt تهیه شده با فرایند اکستروژن

در این پژوهش، الیاف pzt با استفاده از پودر تجاری pzt-5a و افزودنی های پلیمری و حلال آب دیونیزه تهیه شد. رفتار رئولوژی خمیرهای مختلف با مقادیر جامد و افزودنی های متفاوت بررسی شد و بهترین خمیر برای تزریق توسط سرنگ (فرایند اکستروژن) انتخاب شد. در این میان خمیر حاوی 85 % جامد و 1 % وزنی گلیسرول که با استفاده از محلول 15 % وزنی pva تهیه شد، دارای بهترین رفتار رئولوژی بود. الیاف به دست آمده در دمای °c 100 خشک شده و فرایند چسب زدائی در دمای °c 600 با نرخ °c/min 1 به مدت 2 ساعت انجام گردید. فرایند تف جوشی در محدوده دمای °c 1220-1270 در زمان های 4-2.5 ساعت انجام شد. بررسی های فازی انجام شده توسط آنالیز پراش اشعه x نشان داد که الیاف به دست آمده در دمای °c 1220 دارای ساختار تک فاز پروسکایت pzt می باشد، اما با افزایش دمای تف جوشی، پیک های ثانویه مربوط به اکسیدهای زیرکونیوم و تیتانیوم در الگوهای پراش الیاف مشاهده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح الیاف نشان داد الیاف تف جوشی شده در دمای °c 1220 به مدت 2 ساعت عاری از هرگونه ترک و دارای چگالی قابل قبول بود. بعلاوه، بر اساس تصاویر sem میانگین قطر این نمونه حدود µm 300 محاسبه شد. تصاویر سطح شکست الیاف نشان داد که این نمونه دارای ریزساختاری با دانه های مکعبی با میانگین اندازه دانه µm 1.5 بود که حدود نصف میانگین دانه های pzt بالک با دانه های کروی در دمای بهینه تف جوشی بود

investigating the effects of sintering variables on microstructure and density of pzt fibers fabricated via extrusion process

in this research, pzt fibers were fabricated using pzt-5a commercial powder, polymeric additives, and deionized water as a solvent. the rheological behavior of different pastes with various amounts of solids and additives was investigated, and the best paste was selected for syringe injection (extrusion process). meanwhile, the paste containing 85 wt % solid content and 1 wt % glycerol, prepared by a 15 wt % pva solution, exhibited the best rheological behavior. the resulting fibers were dried at 100 °c, and the burnout process was conducted at 600 °c with the heating rate of 1 °c/min for 2 hours. the sintering process occured in the temperature range of 1220-1270 °c for 2.5-4 hours. x-ray diffraction (xrd) analysis conducted for phase investigations revealed that the fibers sintered at 1220 °c were characterized by a single-phase perovskite structure. further, the peak splitting confirmed the ferroelectric nature of fiber. however, at higher sintering temperatures, the secondary peaks attributed to zirconium and titanium oxides appeared in the fiber diffraction patterns. according to scanning electron microscope (sem) images from the surface of the fibers, the fibers sintered at 1220 °c for 2 hours were devoid of any cracks and possessed an acceptable density. additionally, based on the sem images from the fracture surface of the fibers, the microstructure of this sample comprised cuboid grains with the average size of 1.5 μm, which is half of the average grain size of bulk pzt with spherical grains at its optimum sintering temperature.