ผลของแอลคาไลน์เอิร์ตออกไซด์โด๊ปร่วมกับอิตเทรียและซิลิกาต่อการเผาผนึกของเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเผาผนึกเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ให้ได้สมบัติที่เหมาะสม โดยเลือกใช้ตัวเติม อิตเทรีย ซิลิกา ร่วมกับออกไซด์ของกลุ่มแอลคาไลน์เอิร์ต ได้แก่ แมกนีเซีย แคลเซีย สทรอนเทีย และแบเรีย โดยเลือกใช้แอลคาไลน์เอิร์ตออกไซด์ร้อยละ 9.53 โดยโมล อิตเทรียร้อยละ 2.84 โดยโมล และซิลิการ้อยละ 6.39 โดยโมล บดผสมร่วมกับผงแอลฟาซิลิคอนไนไตรด์ร้อยละ 81.24 โดยโมล ขึ้นรูปโดยการอัด แล้วผ่านการเผาผนึกแบบขั้นเดียวที่ 3 อุณหภูมิ ได้แก่ 1650 1750 และ 1850 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ภายใต้ความดันบรรยากาศไนโตรเจน 1 และ 10 บรรยากาศ โดยใช้และไม่ใช้ผงฝังกลบ เพื่อให้ได้ความหนาแน่นสูง และเผาแบบสองขั้นโดยทำการเผาเช่นเดียวกับแบบขั้นเดียวที่อุณหภูมิ 1650 หรือ 1750 องศาเซลเซียส แล้วจึงเพิ่มอุณหภูมิไปที่ 1950 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่วโมง ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจนความดัน 10 บรรยากาศ เพื่อเป็นการกำจัดเฟสเนื้อแก้ว เมื่อทดสอบสมบัติต่างๆ ของชิ้นงาน พบว่าการเติมแอลคาไลน์เอิร์ตออกไซด์และอุณหภูมิการเผาที่ต่างกันจะให้สมบัติที่ต่างกัน โดยพบว่าในการเผาแบบสองขั้น แมกนีเซียมีค่าการนำความร้อนที่ใกล้เคียงกับแคลเซีย คือประมาณ 80-85 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน โดยชิ้นงานที่เติมแคลเซียมีความหนาแน่นสูงถึงร้อยละ 98 ของค่าทางทฤษฎี มีค่าการนำความร้อน 85 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน และค่าความแข็งแรง 834 เมกะปาสคาล ขณะที่สทรอนเทียและแบเรียมีค่าการนำความร้อนและความแข็งแรงที่ต่ำกว่า