ساخت و ارزیابی افشانک مخروطی توخالی با استفاده از نانوکامپوزیت‌های سرامیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• فرید امیرشقاقی
• هومن شریف نسب

مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، کرج، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.v5i2.28409

چکیده

افشانک‌ها مهم‌ترین و انتهایی‌ترین قسمت یک سمپاش هستند، که برای پخش مایع سم به‌صورت یکنواخت در یک دبی مشخص به‌کار می‌روند. این تحقیق به‌منظور ارتقاء کیفیت افشانک‌ها با افزودن نانو مواد در مقیاس میکرونی و نانوئی به سرامیک انجام شد. برای ساخت افشانک مخروطی توخالی از ماده سرامیکی آلومینا که با مواد شیمیایی خورنده کمترین واکنش را داشته و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است، استفاده شد و برای بهبود مقاومت در برابر شکنندگی و افزایش میزان چقرمگی آن، زیرکونیای پایدار شده با ایتریم اضافه گردید. برای تولید افشانک از روش پرس تک محور استفاده شد و در نهایت برای تولید قطعه نهایی، عمل تف‌جوشی در دمای1650 درجه سلسیوس به مدت یک ساعت انجام پذیرفت. افشانک ساخته شده به قطر اصلی 15 میلی‌متر و قطر روزنه 2 میلی‌متر بود. برای بررسی نوع فازهای سرامیکی تشکیل شده، ساختار نانو کامپوزیت و نحوه پخش ذرات در داخل زمینه سرامیکی به‌ترتیب از میکروسکوپ الکترونی روبشی و دستگاه پراش اشعه ایکس استفاده شد. نتایج حاصله نشان از تشکیل فازهای آلفا-آلومینا و زیرکونیای پایدار شده با ایتریا است و همچنین علاوه بر اینکه ساختار نانو کامپوزیتی تشکیل شده توزیع یکنواختی نیز از ذرات مشاهده می‌شود. نتایج آزمون افزایش میزان دبی خروجی نسبت به زمان نشان داد میزان افزایش دبی در افشانک کامپوزیت آلومینا، ایتریم و زیرکونیا در مقایسه با افشانک سرامیکی مرسوم پس از 50 ساعت آزمون تحت شرایط استاتیکی، به میزان 35-30 درصد کاهش یافته بود.

کلیدواژه‌ها

• آلفا-آلومینا
• افشانک
• زیرکونیای پایدار شده
• نانو ساختار

20.1001.1.22286829.1394.5.2.16.9

موضوعات

• نانوتکنولوژی (فیلم های بسته‌بندی، بیوکامپوزیت‌ها، سلول‌های خورشید)

مراجع

1. Aghel, H. 1999. Sprayers, construction and calibration. Barsao publications. (In Farsi).

2. Amirshaghaghi, F. 1998. Investigation and evaluation of distribution uniformity of sprayer nozzles. Ms.c. Thesis. Tarbiat Modares University. (In Farsi).

3. Amirshaghaghi, F. 2008. Investigation and comparision of electrostatic and microner sprayers in apple orchards. AERD publication. (In Farsi).

4. Anonymous. 2005. Nanocomposites in industry. Available from: www.nanoclub.ir.

5. Anonymous.2004. Agricultural machinery- Crop protection equipment- Nozzles- ISIRI 7807. Standard publications. (In Farsi).

6. Biamino, S., P. Fino, M. Pavese, and C. Badini. 2006. Alumina–Zirconia–Yttria Nanocomposites Prepared by Solution Combustion Synthesis, Ceramics International 32: 509-513.

7. Camargo, P., and K. Satyanarayan. 2009. Nanocomposites: Synthesis, Structure, Properties and New Application Opportunities. Materials Research 12:1-39.

8. De Azaa, A. H., J. Chevaliera, G. Fantozzia, M. Schehlb, and R. Torrecillas. 2002. Crack Growth Resistance of Alumina, Zirconia and Zirconia Toughened Alumina Ceramics for Joint Prostheses. Biomaterials 23: 937-945.

9. Erdem, S. 2006. Synthesis and Characterization of Hydroxyapatite-Alumina-Zirconia Biocomposite, Master of Science Dissertation, Graduate School of Engineering and Sciences Izmir Institute of Technology.

10. Ghosh, A., A. K. Suri, M. Pandey, S. Thomas, T. R. Rama Mohan, and B. T. Rao. 2006. Nanocrystalline Zirconia-Yttria System–a Raman Study. Materials Letters 60: 1170-1173.

11. Manocha, L. M., J. Valand, and N. Patel. 2006. Nanocomposite for Structural Application, Indian Journal of Pure & Applied Physics 44:135-142.

12. Niihara, K. 1991. New Design Concept of Structural Ceramics-Ceramic Nanocomposites, Journal of the Ceramic Society of Japan 99: 974-982.

13. Ozkan, E. 1997. Reducing spray drift. Ohio state university extension bulletin, Bulletin 816.

14. Prabhakaran, K., M. O. Beigh, J. Lakra, N. M. Gokhale, and S. C. Sharma. 2007. Characteristics of 8 mol% Yttria Stabilized Zirconia Powder Prepared by Spray Drying Process. Journal of Materials Processing Technology 189:178-181.

15. Richerson, D. R. 2005. Modern Ceramic Engineering: Properties, Processing, and Use in Design, Taylor & Francis, Boca Raton.

16. Shirvani, M. 1999. Evaluation of 6 types of sprayer nozzles. MSc. Thesis. Ahvaz University.

17. Wilson, M. 2002. Basic Science and Emerging Technologies, Nanotechnology, Chapman & Hall CRC press company.

18. Wolf Robert, E., Gradisser, J. Slocombe, Bryan. W. Shaw. 2002. Nozzle Types for Boom Sprayer Applications of Crop Protection Products, Kansas State University.