Development of Advanced Ceramic Materials by Spark Plasma Sintering Nano-oxide Powders. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MS Thesis) MS Thesis - Ahmed Al Ghanim 6.pdf Restricted to Repository staff only until 3 June 2025. Download (3MB)

Arabic Abstract

يستكشف هذا البحث إنتاج مواد السبينل MgAl2O4 والكورديريت النقية والتامة الكثافة في خطوة واحدة من خلال تلبيد مساحيق أكاسيد النانو باستخدام شرارة البلازما وكذلك تأثير مادة MgO المضافة على تشكل الكورديريت. أظهرت نتائج البحث إمكانية إنتاج السبينل MgAl2O4، وتحقيق التكثيف التام والخواص الميكانيكية الجيدة من خلال التلبيد باستخدام شرارة البلازما عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا تبلغ 1300 درجة مئوية. كذلك وجد أن التلبيد باستخدام شرارة البلازما طريقة فعالة لإنتاج مادة الكورديريت حيث أظهرت هذه الدراسة إمكانية إنتاج مواد الكورديريت عالية النقاء والتامة الكثافة عند د رجة حرارة منخفضة نسبيًا عن طريق تلبيد مساحيق نانوية نقية في خطوة واحدة. أسفرت عملية التلبيد عن إنتاج α-كورديريت كثيف متجانس عند 1150 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، بحثت هذه الدراسة في تأثير مادة MgO المضافة على تشكل الكورديريت. وأظهرت النتائج أن المادة المضافة أثرت على تجانس المساحيق الأولية، ودرجة حرارة الانصهار، وتغيرات الكثافة، وصلابة المواد الناتجة. وساهمت هذه النتائج في الفهم الجيد لدور المادة المضافة في تركيبة المواد التي تم الحصول عليها وتأثيرها على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية للمنتج النهائي.

English Abstract

This thesis explores the single-step synthesis of fully dense spinel MgAl2O4 and pure cordierite materials through spark plasma sintering of nano-oxide powders and the impact of additive MgO on cordierite formation. The research validated a novel approach for synthesizing spinel MgAl2O4, achieving full densification and robust mechanical properties at a relatively low temperature of 1300 °C. This synthesis method promises potential advancements in the efficient production of cordierite materials. This study demonstrates the successful synthesis of high-purity cordierite materials at a relatively low temperature via spark plasma sintering high-purity nanopowders in a single step. The sintering process yielded dense monolithic α-cordierite at 1150 °C, and the results contribute valuable insights into the synthesis, optimization, and mechanical properties of cordierite materials, indicating their potential for practical applications in various industries. Additionally, this study investigated the effect of the MgO additive on cordierite formation. The results highlighted that the additive influenced the homogeneity of the powder mixtures, melting points, density variations, hardness, and fracture toughness of the resulting materials. These findings enrich our understanding of the role of additives in material synthesis and their influence on the mechanical properties of the final product.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research > Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Materials Science and Engineering
Committee Advisor:	Nouari, Saheb
Committee Members:	Baroud, Turki and Mahmoud, Morsi
Depositing User:	AHMAD AL-GHANEM (g200978130)
Date Deposited:	04 Jun 2024 07:51
Last Modified:	04 Jun 2024 07:51
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142928