بررسی رفتار استحکام فشاری و مقاومت به سایش کاشی کف در دماهای تف جوشی مختلف

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 5، دوره 10، شماره 37 - شماره پیاپی 1، آبان 1398، صفحه 63-74   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

هاجر احمدی مقدم^{* 1}؛ مهدی عبداللهی²

¹گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد

²دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد؛ ایران

تاریخ دریافت: 05 خرداد 1398،  تاریخ بازنگری: 15 مرداد 1398،  تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1398 

چکیده

کنترل فرآیند تولید کاشی­های کف برای دست­یابی به خواص مناسب اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، تأثیر دمای تف­جوشی بر رفتار چگالش و خواص مکانیکی بدنه کاشی کف بررسی گردید. به این منظور نمونه­های تهیه شده با روش پرس تک محوره در محدوده دمایی 900 تا ºC 1200 به مدت 2 ساعت تف­جوشی شدند. طبق نتایج حاصل از آنالیز اشعه ایکس، فازهای کوارتز و مولایت به عنوان فازهای اصلی در بدنه­های کاشی کف شناسایی گردید. بیش­ترین مقدار چگالی، انقباض خطی و استحکام فشاری برای نمونه­ی تف جوشی شده در دمای ºC 1150 حاصل شد و این نمونه کم­ترین درصد تخلخل (5/0 درصد) و جذب آب (3/0 درصد) را داشت. طبق نتایج به دست آمده چگالی و استحکام فشاری نمونه­ تف­جوشی شده در دمای ºC 1200 با کاهش قابل توجهی همراه بود. وجود حفره و ترک در ریزساختار این نمونه را می­توان به پدیده تف جوشی بیش از حد نسبت داد. طبق نتایج حاصل از این تحقیق، می­توان یک ارتباط خطی با شیب زیاد بین استحکام فشاری و چگالی نمونه­ها برقرار نمود که بیان­گر وابستگی شدید استحکام فشاری به چگالی آن­ها می­باشد. مقاومت سایشی بالا در نمونه­ تف­جوشی شده در دمای ºC 1200 می­تواند به دلیل سطح شیشه­ای و زجاجی آن باشد.

کلیدواژه‌ها

کاشی کف؛ دمای تف جوشی؛ چگالش؛ استحکام فشاری؛ مقاومت سایشی

عنوان مقاله [English]

Investigating the behavior of compressive strength and abrasion resistance of the floor tile at different sintering temperatures

نویسندگان [English]

Hajar Ahmadimoghadam¹؛ Mehdi Abdollahi²

¹Materials Engineering, Faculty of Technology and Engineering, Shahrekord University

²Department of Material Engineering, Faculty of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord

چکیده [English]

It is very important to control the process of production of floor tiles to achieve the proper properties. In this study, the effect of sintering temperature on densification behavior and mechanical properties of the floor tile was investigated. For this purpose, specimens prepared with the conventional dry pressing method and sintering was performed in the range of 900 to 1200 °C for 2 hours. According to X-ray analysis, quartz and mullite phases were identified as the main phases in the floor tile bodies. Maximum density, linear shrinkage and compressive strength were obtained for the specimen sintered at 1150 ºC, and this sample had the lowest porosity (0.5%) and water absorption (0.3%). The results showed a sharp decrease in the density and compressive strength of samples sintered at 1200 °C. The existence of porosity and cracks in the microstructure of this sample could be attributed to the oversintering phenomenon. According to the results of this study, a linear relationship between the compressive strength and density of samples can be established, which indicates a strong dependence of compressive strength on the density. The high abrasion resistance of the sample sintered at 1200 °C could be due to its glassy surface.

کلیدواژه‌ها [English]

Floor tile, Sintering temperature, Densification, Compressive strength, Abrasion resistance

مراجع

1- M. Dondi, M. Raimondo, and C. Zanelli, "Clays and bodies for ceramic tiles : Reappraisal and technological classification," Applied Clay Science, vol. 96, pp. 91–109, 2014.    

2- D. Gabaldón-Estevan, E. Criado, and E. Monfort, "The green factor in European manufacturing : a case study of the Spanish ceramic tile industry," Journal of Cleaner Production, vol. 70, pp. 242–250, 2014.

3- W. Wang, W. Chen, H. Liu, and C. Han, "Recycling of waste red mud for production of ceramic floor tile with high strength and lightweight," Journal of Alloys and Compounds, vol. 748, pp. 876–881, 2018.

4- B. Stawiski, and T. Kania, "Testing quality of ceramic tiles in order to evaluate condition of the manufacturing process," Procedia engineering, vol. 161, pp. 937–943, 2016.          

5- J. L. Amorós, E. Blasco, A. Moreno, and M. P. Gómez-Tena, "Sintering of raw glazes for floor and porcelain tiles : A non-isothermal kinetic model," Ceramics International, vol. 42, pp. 16169–16179, 2016.

6- M. Awaad, S.M. Naga, and N.El-Mehalawy, "Effect of replacing weathered feldspar for potash feldspar in the production of stoneware tiles containing fish bone ash," Ceramics International, vol. 41, pp. 7816–7822, 2015.  

7- D. Gouvea, T.T. Kaneko, H. Kahn, E. de Souza Conceição, and J.L. Antoniassi, "Using bone ash as an additive in porcelain sintering," Ceramics International,  vol. 41, pp. 487–496, 2015.         

8- K. Dana, S. Das, and S.K. Das, "Effect of substitution of fly ash for quartz– in triaxial kaolin quartz feldspar system," Journal of the European Ceramic Society, vol. 24, pp. 3169–3175, 2004. 

9- Y. Luo, S. Zheng, S. Ma, C. Liu, and X. Wang, "Ceramic tiles derived from coal fly ash : Preparation and mechanical characterization," Ceramics International, vol. 43, pp. 11953–11966, 2017.     

10- B. C. A. Pinheiro, and J. N. F. Holanda, "Obtainment of porcelain floor tiles added with petroleum oily sludge," Ceramics International, vol. 39, pp. 57–63, 2013.

11- B. Cicek, E. Karadagli, and F. Duman, "Valorisation of boron mining wastes in the production of wall and floor tiles," Construction and Building Materials, vol. 179, pp. 232–244, 2018.      

12- M. A. S. Schettino, F. B. Siqueira, and J. N. F. Holanda, "Densification behavior of floor tiles added with sugarcane bagasse ash waste," Ciência & Tecnologia dos Materiais, vol. 28, pp. 60–66, 2016.       

13- W.M. Carty, and U. Senapati, "Porcelain—raw materials, processing, phase evolution, and mechanical behavior," Journal of the American Ceramic Society, vol. 81(1), pp. 3-20, 1998.    

14- M. N. Rahaman, "Ceramic Processing and Sintering", Marcel Dekker, New York, 1995.

15- H. Wang, M. Zhu, Y. Sun, R. Ji, L. Liu, and X. Wang, "Synthesis of a ceramic tile base based on high-alumina fly ash," Construction and Building Materials,  vol. 155, pp. 930–938, 2017.        
 

16- A .De Noni Jr, D. Hotza, V.C. Saler, E.S. Vilches, "Influence of composition on mechanical behaviour of porcelain tile. Part I: Microstructural characterization and developed phases after firing," Materials Science and Engineering: A, vol. 527, p. 11730, 2010.     

17-  س. امیری، م.ح. پایدار، "مقایسه خصوصیات مکانیکی، الکتریکی و پایداری شیمیایی الکترولیت های کامپوزیتی هادی پروتون (BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.2O_3-δ(BCZY7)-(Li/Na)₂CO₃ ) تولید شده به روش های مخلوط سازی مکانیکی و غوطه وری در مذاب"، مجله مواد نوین، دوره 9، شماره 34، ص30-17،زمستان 1397.