بررسی خواص مکانیکی شیشه های حاصل از سرباره فولاد

در سال های اخیر، پیشرفت صنعت فولاد سازی و افزایش تقاضا برای فولاد، منجر به تولید مقادیر زیادی از سرباره شده است. از این رو بازیافت این پسماند بیش از پیش ضروری است. از آنجایی که اغلب سرباره های فولاد حاوی اکسیدهای مختلف هستند، می توانند به عنوان مواد خام اولیه برای تهیه شیشه هایی به کار برده شوندکه در مقایسه با کاشی، مقاومت به خوردگی و استحکام مکانیکی مطلوب تری دارند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تهیه نمونه های شیشه ای با استفاده از سرباره فولاد به همراه فلدسپار و سیلیس بود. مخلوط مواد اولیه پس از انتخاب نسبت وزنی مناسب شامل سرباره فولاد (۶۵-۵۰٪) فلدسپار (۳۰-۱۵٪) و سیلیس (۲۰-۱۵٪)، در آسیاب گلوله ای به روش خشک به مدت ۴ ساعت با دور ۷۵ دور در دقیقه مخلوط و ریز شد. مخلوط پودر حاصل با استفاده از بوته های آلومینایی CC۵۰ در °C۱۴۰۰ به مدت ۲ساعت در کوره های الکتریکی ذوب شدند. برای ساخت کاشی های شیشه ای، مذاب های حاصل در قالب های فولادی پیش گرم شده با ابعاد cm ۱/۵×۳×۰/۵، ریخته گری شدند. برای اطمینان از ماهیت آمورف نمونه های تهیه شده، الگوهای XRD آن ها مورد بررسی قرار گرفت. چگالی و حجم مولی شیشه ها به همراه طیف های FTIR برای مطالعات ساختاری، مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمون های استحکام خمشی سه نقطه ای و ریز سختی ویکرز برای بررسی خواص مکانیکی شیشه، انجام شدند. افزایش فلدسپار باعث افزایش استحکام از MPa۵۵ به MPa ۷۸ و افزایش سختی از MPa۶۰۰ به MPa ۷۶۰ ، شده است. برای به دست آوردن ضریب انبساط حرارتی (α) نمونه های شیشه ای، از دستگاه دیلاتومتری استفاده شد، که ضریب انبساط حرارتی نمونه های شیشه ای حاصل از۱۰-^۶×۸/۳-۱۰-^۶×۷/۱ تغییر یافتند. از جمله دستاوردهای مهم این تحقیق، ساخت قطعات شیشه ای بدون ترک و با استحکام شکست سه نقطه ای MPa (۶۰-۸۰) بود که از محدوده استحکام کاشی های کف و نما بسیار بالاتر است.

کلیدواژه ها:

سرباره فولاد ، استحکام خمشی ، ریزسختی ، ضریب انبساط حرارتی