1

مذكرةفي الفیزیاء الماجستیـرمقدمة لنیل شھادة

تخصص: علوم المواد

شعبة: خزفیات

الـعـنـوان

تحضیر ودلراسة

من طرف

سراج اسمھان

أمام لجنة المناقشة 1قسنطینة جامعــة رئیســا أستــاذ برامة صالح الدین

1قسنطینة جامعــة مقــررا أستــاذ ـي عبد الحمید حراب

أم البواقيجامعــة ة ممتحنـةمحاضرأستـاذة مسیف عبلة 1قسنطینة جامعــة ممتحنـا اذ ــأستزین الدین ویلي

ةـراطیة الشعبیـریة الدیمقـھوریة الجزائـالجم

وزارة التعلیم العالي و البحث العلمـــي

1 ــةـة قسنطینـجامعــ

كلیــة العلـــوم رقم التسجیل ...........

...............السلســـلة

البورسالن مميزات تحضير ودراسةمن مواد أولية محلية انطالقـا

05/2013 /09 : تاریخ المناقشة

2

إهداء

والحنان في حياتي أهدي هذا العمل المتواضع إلى " روح أبي الطاهرة" التي كانت ينبوع المحبة

وكل عمل جميل وطيب في حياتي كما أتمنى أن أكون من أعمالها الطيبة التي لم تنقطع بعد وفـاتها

متمنية من اهللا عز وجل أن يسكنها في أعلى درجات جناته.

إلى قرة عيني، وروح فؤادي، إلى من يعجز اللسان والقـلم عن وصف حبي له إلى أمي العزيزة:

مسعودة.

عمتي شريفة التي كانت عونا و سندا لي في مسيرتي الدراسيةإلى

كما أهدي هذا العمل إلى إخوتي الذين هونوا لي كل صعب ويسروا لي كل عسر إخوتي الكرام:

مصطفى، جالل ، أسامة .

كما أهدي هذا العمل إلى أختاي العزيزتان فـاطمة الزهراء و نبيهة و الى أزواجهما موسى و فـاتح ، و

ى ورود العائلة أبناء أختاي : محمد و أيوب و أنس .إل

إلى خالتي فـاطمة و كل أبنائها األعزاء

فيصل و زوجته ماجدة. ، وأخيرا إلى أعمامي حسان و يوسف و أخي منير و زوجته هبة

وإلى كل من ساهم في هذا البحث من قريب أو من بعيد.

3

ــبالشــكر الجزيــل بكــل أتقــدم عبــد الحميــد ة مــن معــاني التقــدير واالحتــرام لألســتاذ هــذه الكلمــ همــا تحمل

ه علــى هــذا البحــث و تتبعــه فاشــر علــى إ - يأســتاذ بقســم الفيزيــاء كليــة العلــوم بجامعــة منتــو ر - حرابــي

أتقــدم بالشــكر والتقــدير إلــى األســتاذ المســتمر لنــا و نصــائحه القيمــة لنــا فــي ســبيل إنجــاز هــذا البحــث، و

لقيمـة ا وتوجيهاتـه هعلى نصـائح –يبقسم الفيزياء كلية العلوم بجامعة منتو ر أستاذ– صالح الدين برامة

و مساهمته في رفع معنوياتنا، و تقبلها ترأس لجنة المناقشة.لنا

أم كليـة العلـوم بجامعـة بقسـم الفيزيـاءة أسـتاذ - مسـيف عبلـة ةاألسـتاذ إلـى الجزيـل كما أتقـدم بالشـكر

على مساعدتها ونصائحها القيمة مـن أجـل إنجـاز هـذا البحـث وكـذلك علـى موافقتهـا المشـاركة –البواقي

ــدين ويلــيممتحنــة فــي لجنــة المناقشــة ، كمــا أتقــدم بالشــكر إلــى األســتاذ كأســتاذ ة أســتاذ – زيــن ال

نـة علـى موافقتـه المشـاركة كأسـتاذ ممـتحن فـي لج -يمنتـو ر كليـة العلـوم بجامعـة بقسم الفيزياءمحاضر

المناقشة.

ـــة العزيـــزة " قيطـــوني ســـعيدة " علـــى مســـاعدتها الدائمـــة كمـــا أتقـــدم بشـــكر خـــاص وخـــالص إلـــى الزميل

والمطلقة في هذا البحث وكذلك الزميلة والصديقة "قصراني سعاد" على المساعدة و النصـائح القيمـة و

. و الزميلة نجاح على المساعدة المستمرة االشراف الدائم على هذه الرسالة

واء مـن قريــب أو مـن بعيــد مـن سـاهم فــي إثـراء هـذا البحــث سـ كــل أتقـدم بالشــكر والعرفــان إلـىأخيـرا و

،ه..سـارة، ب.وداد، ب.ميسـاء، :بوحدة بحث فيزياء المواد بجامعة قسنطينة والزميالت الزمالءوإلى كل

ح.أســماء، ،ب.مــريم، ش.ســهام، خديجــة،.، ص ب.طــارق ،ش.خالــد، م.فـاطمــة ،فوزيــة ق.ســعاد،زينب،

) علــى مســاعدته القيمــة و المطلقــة فــي بوعــود(مخبر.-قســم الكيميــاء–عبــد المالــك و إلــى الزميــل عصــام

انجاز هذا البحث.

وعرفـان شكر

4

الفهرس 11 عام...............................................................................................مدخل

البورسالنول ـات حـموميـع: االولالفصل

I .1...................... 14 ............................................................... .. مــقـدمـــة

.I2....................................................................14 .......... مكونات البورسالن

I.1.214 ......................................................................................الكاوالن

1.1.2.I15 .................................................................................تـعـريـف

2.1.2.I16 ......................................................................................بنيتها

3.1.2.I ............................................17 .............................خصائص الكاوالن

17 .الخصائص الكيميائية...............................................................................1

18 .الخصائص الفيزيائية................................................................................2

20 الحرارية.................................................................................الخصائص 3

I.4.1.222 .................................................................... مميزات الكاوالن الجيد

I.5.1.2.......................22 ...................................دمج الكاوالن في صناعة الخزفيات

I.6.1.2......................................................................23 .أماكن تواجد الكاوالن

I.2.2...................................................................................23 .الفلدسبات

.1.2.2.I 24 ....... ...................................الفلدسبات.......................خصائص

5

24 الخصائص الفيزيائية................................................................................1.

25 ..................................الخصائص البلورية...............................................2.

.2.2.2.I....................................................................25 استعماالت الفلدسبات

I.3.2......................................................................................25 .الكوارتز

1.3.2.I...............................................................26 الخصائص البلورية للكوارتز

2.3.2.I...............................................................28 التحوالت الطورية للسيليس

28 ........................تحوالت شبه بلورية.............................................1.

29 تحوالت بلورية.........................................................................2.

.3.3.2.I ......................................................................30 مجاالت االستعمال

.3.I...........30 .................................................................... خصائص البورسالن

3.I.1. ..30 ...................................................................... الخصائص الحرارية

.1.1.3.I 31 الحرارية...........................................................................الناقلية

2.1.3.I.....................................................................31 .معامل التمدد الحراري

.3.1.3.I 32 الحراري..................................................................مقاومة اإلجهاد

3.I.2 ....32 ...................................................................الخصائص الميكانيكية

.1.2.3.I 33 الشد..............................................................................مقاومة

2.2.3.I....34 .........................................................................مقاومة التصدع

3.2.3.I.....................................................34 ...............................الصالدة

6

.2.3.I4....................................................................35 ..............المسامية

3.I.337 .......................................................................... .الخصائص العزلية

.1.3.3.I 37 ...................................................................... .......العازليةثابت

.2.3.3.I38 ........................................... ............................زواية فقدان العازلية

.3.3.3.I ..........................39 .......................................................المقاومية

40 ........................................................................تأثير الحرارة...............1

40 .........................................................تأثير الرطوبة..............................2

41 .......................................................................تأثير الحقل الكهربائي المطبق3

41 .تأثير طبيعة األقطاب...............................................................................4

.4.3.3.I 42 العزلية...............................................................................القوة

42 الثقب التفريغي....................................................................................1.

43 .......................................الثقب الحراري.............................................2.

. I4..........44 .................................................................. .أنواع البورسالن

. I1.444 .............. ............................................................البورسالن السيليسي

45 ............................................................................أ)البورسالن الصلب......

45 ب)البورسالن اللدن..................................................................................

.I2.5..45 .....................................................................البورسالن الكريستوباليتي

. I3.5.....45 .......................................................................البورسالن األلميني

7

45 العالية....................................................أ)البورسالن األلوميني ذو المقاومة الميكانيكية

46 ب)البورسالن األلوميني الميكانيكية العالية و الفقدان الضعيف للعازلية....................................

. I4.546 .......................................................... ............أنواع البورسالن المختلفة

الفصل الثاني: الطـرق التجريبيـة و األجـهزة المـستعملة.II1 ..............48 .......................................................................مقدمة

.II2.48 ...............................................................................المواد األولية

.II1.2.48 ..................................................................... الفلدسبات

.II2.2.50 .............................................................................. الكوارتز

II.3.2................................................................................50 .الكاوالن

II.3.................................................................................51 .اإلضافات

II.1.3 51 ......... األلمين..................................................................أكسيد

.II452 ....................................................................................القياسات

.1.4.II 52 للعينات...........................................................حساب الكتلة الحجمية

.2.4.II.......................................................................53 قياس ثابت العازلية

.3.4.II 53 العازلية................................................................قياس معامل فقدان

.4.4.II..........................................................................53 .قياس المسامية

.II5.........................................................54 ..................األجهزة المستعملة

.II1.5. 54 ........................................................................... السحقجهاز

8

.II2.554 ...........................................................................جهاز التجفيف

II. 3.5.....54 ..............................................................................الفرن

.II4.554 .........................................................................الميزان الحساس

II5.555 ..................................................................جهاز حيود األشعة السينية

.II 6.5 55 مطيافية رامون........................................................جهاز التحليل بواسطة

.II7.555 .....................................................................................البالمر

..II 8.555 ...........................................جهاز التحليل بواسطة المجهر االلكتروني الماسح

.II 9.556 ...........................................................................جهاز قياس السعة

.10.5.II......................................................................56 جهاز قياس المسامية

II.6..........................................................57 .بعض تقنيات دراسة و تحليل المواد

II.1.6 التحليل بواسطة أشعة.X .................................................................. 40

II.2.6............................................................ التحليل باستعمال مطيافية رامون.

.3.6.II.......................................التحليل بواسطة المجهر االلكتروني الماسح.........

58 59

II.7......................................................................62 .تحضير المادة المدروسة

: النتـائـج ومنـاقشتـهاالثالثالفصل III.1. 66 ....................................................................................مقدمة

III .2........................................................66 . دراسة المادة المحضرة بدون إضافات

III.1.2. 66 .....................................................الحجميةتلة على الك تأثير ضغط الكبس

9

III.2.2.الكثافة الحجمية الظاهرية.......................................................... ......

.3.2.III.........................................................................التحوالت الطورية

67

69

69 .. ..............................................................أ ـ التحليل باستعمال األشعة السينية

72 .......... ......................................................ب ـ التحليل باستعمال مطيافية رامون

74 .جـ.التحليل باستعمال المجهر االلكتروني الماسح.....................................................

.4.2.III ...........................................................................75 نسبة المسامية

III.5.2. 76 ... .....................................................................الخصائص العزلية

76 ................................................................................أ.ثابت العازلية النسبي

77 ...............................................................................ب.زاوية فقدان العازلية

III.3.79 ...............................................................................تأثير اإلضافات

III.1.3.79 ........................................................................تأثير أكسيد األلمين

80 ........................................................................الظاهرية .الكتلة الحجمية -أ

82 ...............................................................................بلوريةالتحوالت ال - ب

82 ......................................................................التحليل باستعمال األشعة السينية

التحليل باستعمال مطيافية رامون.......................................................................

التحليل باستعمال المجهر االلكتروني الماسح..........................................................

83

84

85 ....................................................................................المساميةج ـ نسبة

86 د ـ الخصائص العزلية..................................................................................

10

86 ..................................................................................ثابت العازلية النسبي

88 ..................................................................................زاوية فقدان العازلية

90 ............................................................................................الخالصة

92 .............................................................................................المراجع

11

مدخل عام

تستخدم يف عرفت املواد اخلزفية يف عشريتها األخرية تطورا سريعا و من أمهها الربسوالن حيث أصبحت

.إنتاج املواد العازلة و الكاشطة و البالط و كذلك يف جمال الطب ....اخل .

ذا البحث الذي يربز االستعماالت املختلفة للربسوالن و الذي حيظر انطالقا على اثر هذا التطور قمنا

:من مواد أولية حملية و املتمثلة يف

، الفلدسبات البوتاسي املستخرج من جبل عني العوانة)الكوارتز املتمثل يف( رمل بن عزوز و -

املستخرجة من جبل دباغ DD2بربر و الفلدسبات الصودي املستخرج من تركيا و الكاوالن

املستخرجة من منجم متازرت جبيجل. T2بقاملة إضافة إىل الكاوالن

% 12.5بوتاسي، % فلدسبات12.5وزنا فلدسبات ( % 25وقد مت حتضريه وفقا للرتكيبة

% وزنا50 % العوانة)،12.5%بن عزوز، 12.5% وزنا كوارتز(25 فلدسبات صودي)،

.)T2% وزنا كاوالن DD2 ، 25% 25كاوالن(

وبعد حتضريه قمنا بدراسة بعض اخلصائص الفيزيائية من بينها اخلصائص امليكانيكية و اخلصائص

هذه اخلصائص. العزلية بعد ذلك درست تأثري اإلضافات على

ذا البحث فانه ينقسم إىل ثالث فصول: أما فيما يتعلق

الفصل االول: تعرضنا يف هذا الفصل لدراسة نظرية حول البورسالن ، حيث

تعرضنا إىل املكونات األساسية املستعملة وهي الكاوالن، الفلدسبات والكوارتز مع

12

طرقنا إىل أنواع البورسالن املعروفة ذكر بعض خصائصها الفيزيائية والكيميائية ،مث ت

وبعض خصائصه الفيزيائية والكيميائية.

الفصل الثاين : يف هذا الفصل تناولنا املواد األولية املستعملة واملتمثلة يف الكاوالن

والفلدسبات والكوارتز واإلضافات املستعملة املتمثلة يف أكسيد األلومني (االلومينا)

ريبية املتبعة .إضافة إىل الطرق التج

الفصل الثالث: قمنا يف هذا الفصل بالدراسة التجريبية للعينات بدءا باخلصائص

امليكانيكية و التمثلة يف دراسة تغري الكثافة احلجمية و تغري نسبة املسامية مع تغري

و ذلك بدراسة تغري ثابث العازلية النسيب و درجات احلرارة، كما قمنا بدراسة اخلصائص

وية فقدان العازلية مع تغري درجات احلرارة.زا

كما متت دراسة تأثري اضافة أكسيد األلومني على البورسالن املدروس.

قمنا مبناقشة كل منها على حدة. وبعد تدوين النتائج املتحصل عليها ،

13

الــفصل األول

عموميـات حـول البرسوالن

14

I.1.مقدمة

ولكن النوعية اجليدة مل ،ألول مرة يف الصني بني القرنيني السابع والعاشرلقد ظهر البورسالن

تظهر حىت القرن الرابع عشر.

ويف القرن اخلامس عشر نقل جمموعة من االيطاليني بعض املنتوجات إىل إيطاليا ومنذ ذلك احلني

ظهر إهتمام كبري يف أوروبا بالبورسالن وكيفية إنتاجها.

ستعماله يف صناعة إل لفرنسيون و بعدهم الربيطانيون يف تنقية البورسالن بدأ ا م،1700يف عام

.الصحون و التحف الفنية

ا من وزنا من %50تتكون البورسالن أساسا من الكاوالن والكوارتز والفلدسبات ويف حالة تكو

."china"من مسحوق العظام تسمى مباشرة الصينية % 50 الكاوالن و

I.2. مكونات البورسالن

و الفلدسبات. الكوارتز يتكون البورسالن من ثالث مواد أولية أساسية وهي : الكاوالن و

I.1.2الكاوالن.

تعترب املعدنات الطينية ومن بينها الكاوالن الطينية (اليت متتاز خبصائصها الكيميائية و الفيزيائية

ا الكثرية يف صناعة املميزة) من أهم املواد املستعملة يف صناعة اخلزفيات التقليدية واحلديثة نظرا لتطبيقا

اخلزفيات وصناعة الورق...اخل.

ومتثل دور امللدن (زيادة لدونة %60و %40الكاوالن ما بني ففي البوررسالن ترتاوح نسبة

.]1،2[ كما تعمل زيادة نسبة الكاوالن إىل حتسني مقاومة الصدم احلراري للبورسالن البورسالن) ،

.]3[التطبيقات الشائعة للكاوالن I.1اجلدول صويلخ

15

.]03[ التطبيقات الشائعة للكاوالن I 1.جدول

صناعة الورق

الصيدلة

دهان

اخلزفيات

بالستيك

الزجاج

وسيط مساعد

العوازل

للحرارة املقاومة

املرشحات

األلياف البصرية

اإلمسنت

1.1.2.I ـ تـعـريـف

إن أصل كلمة كاوالن هو اسم مدينة صينية، أين كان استغالل هذه املادة ألول مرة، وهي أساس

أكثر املواد األولية انتشارا يف العامل، تأخد اللون األبيض أو . وتعترب ]4[اخلزف الصيين "البورسوالن"

الرمادي وذلك حسب احتوائها على شوائب أو مواد عضوية.

. وهذا بنسب وزنية تقدر ]9،18[ (Al2O3.2SiO2.2H2O)الصيغة الكيميائية للكاوالن هي كما يلي:

، g 258ووزن مويل يقدر حبوايل ، H2Oمن 13.95%و SiO2من 46.50%و Al2O3من 39.53%حبوايل:

.g/m32.6 كما تقدر نسبتها احلجمية النظرية حبوايل

ختتلف هذه النسب باختالف درجة نقاوة الكاوالن حيث جند أن الكاوالن اجليدة حتتوي على

لكنها نادرة الوجود يف الطبيعة وذلك الحتوائها على شوائب مثل: Al2O3من 45.50%نسبة تقدر حبوايل

16

MnO و K2O وNa2O و MgO وFe2O3 .ومن أهم العناصر اليت تنتمي باإلضافة إىل املواد العضوية

ها هي الديكيت والناكريت وامليتاهالوزايت واليت هلا نفس الصيغة الكيميائية إىل عائلة الكاوالن أو تشا

(Al2Si3O5 (OH)4) واهلالوزايت صيغته الكيميائية هي Al2Si3O5(OH)4 4H2O]06[.

.]05[ البنية البلورية للكاولينيت :I.1شكل ال

2.1.2.I يتهابنـ

تتكون الكاوالن بصفة عامة من صفائح عنصرية للمواد املشكلة هلا، حيث تتوضع فوق بعضها

بالنسبة للسمك mµ 2إىل 0.05بالنسبة للقطر ومن mµ 10و 0.3البعض، أبعادها تتغري ما بني

الواقعة حتت الطبقة Alتتكون الصفائح عن طريق جتمع الطبقات مثانية الوجوه لعنصر . ]06،04[

، حيث حتتل رؤوس الثمانيات غري املرتبطة برباعي وجوه السيليكون ]07[السداسية لرباعي السيليكون

، كما ميكن أن تتبلور الكاوالن بصفة عامة يف نظام ثالثي امليل. (OH)بأيونات اهليدروكسيد

17

3.1.2.I ـ خصائص الكاوالن

الخصائص الكيميائية1.

على عكس املعدنات الطينية اليت تتكون معظمها من الكاولينيت واليت ميكن أن حتوي على

كميات غري مهملة من األجسام الغريبة ( كوارتز وإليت وجبس وميكا....) يتكون الكاوالن

مهملة من الشوائب من بينها: غالبا، أساسا من الكاولينيت املتبلور بصفة جيدة إضافة إىل نسبة،

الشوائب الكاشطة ـ

بالنسبة للكاولينيت الرسويب، تتمثل هذه الشوائب أساسا يف الكوارتز حيث يعمل على

.]08[ زيادة كشط الكاوالن

الشوائب الطينيةـ

وتؤثر هذه الشوائب بصفة سلبية على وهي من نوع املونتموريلونيت واإلليت وامليكا .

.]08[ الريولوجية للمزيج املائي املعلق ذي الرتكيز العايل من الكاوالناخلصائص

الشوائب الملونةـ

وتتمثل أساسا يف :

أكسيد الحديدأ.

ويلون الكاوالن باألصفر املائل للحمرة. ويتم Fe2O3يوجد على الشكل يف العموم ،

أو بطرق فيزيائية ( العزل ]6،09[ الفصل بالطفوطرق التخلص منه بطرق خمتلفة، طرق كيميائية،

وهذه الطريقة األخرية صاحلة عندما يوجد أوكسيد احلديد يف الكاوالن على املغناطيسي الرطب).

18

شكل جزيئات بارا مغناطيسية معزولة، األمر الذي يتطلب حقال مغناطيسيا عايل الشدة يصل

.]Gauss 20000 ]09 إىل حدود

وعندما يشغل مواقع حاملة للحديد يف شبكة الكاوالن ال ميكن فصله بطرق مغناطيسية ويتم

ومن بني هذه الطرق هناك طريقة تعتمد على الكيميائية (عوامل البياض الكيميائي). ستعمال الطرقإ

ر الطرق يدروسيلفات الصوديوم و احلمض الكربييت و تعترب هذه الطريقة من أكث إرجاع أوكسيد احلديد

.]09[ فعالية

أكاسيد التيتانب ـ

وهي عبارة عن مواد حاملة للتيتان (األناطاز،الروتيل ،اللكوكسني ،اإلملينيت ) تلون الكاوالن

بالرمادي املائل لالصفرار.

و كيميائية يسهل التخلص منها بطرق فيزيائية و حرة يف الكاوالن الشيء الذي تكون هذه املواد

]09[.

مما مييزه خباصية العزل فان دير والز ، تسامهية ، أنواع متعددة من الروابط يف الكاوالن،يوجد

.]09،10[ ونتمكن من استعماله يف املواد الصلبة العازلة

الخصائص الفيزيائية2.

.اخلصائص الفيزيائية للكاوالن I .2يوضح اجلدول

19

.]11[ الخصائص الفيزيائية للكاوالن I. 2 جدول

القيمة الخاصية

cm3/g( 2.6-2(الكثافة

10- 20 (%)نسبة امتصاص املاء

)C° )700-20( 6 - 10 ) ×7.0 -5.0 معامل التمدد احلراري

0.004 -0.0005 (cal/cm s°C)ناقليه حرارية

cm2/gk( 210-50(مقاومة الشد

cm2/gk( 4220-1050(مقاومة االنضغاط

cm2/gk( 250-210(مقاومة الثين

cm 1.27 3.75-2.55مقاومة الصدم من أجل قضيب قطره

)cm2/gk( 6-10)×0.35-0.14(معامل التمدد

جيدة مقاومة اإلجهادات احلرارية

16ـmm 6.35 )mm/vk( 40العزل الكهربائي من أجل عينة مسكها

1012ـcm3/kv( 1014(مقاوميه عند درجة حرارة الغرفة

20

400ـ cm3/kv(061 700( = املقاومية درجة احلرارة اليت عندها

4.5 ـ 6.5 ثابث العزل

MHz1 0.010 -0.0002 معامل االستطاعة من أجل

الخصائص الحرارية3.

البنية و اللون ، وهذه التغريات هي :تطرأ على الكاوالن تغريات يف خالل املعاجلة احلرارية،

فقدان الماءـ

من املاء الزيولييت ٪3اىل 1حيتوي الطني و الكاوالن على نسب ترتاوح ما بني يف الغالب،

.ºC 200و 100الذي يبدأ يف التبخر عند التسخني ما بني

األكسدةـ

فيتأكسد الكربون معطيا ثاين أوكسيد الكربون ºC 400 و 300تتحلل املواد العضوية ما بني

)I-1 (2OC C+O2

غازمع انبعاث ºC 800 و 380 كما تتأكسد الكربيتات ما بني وهو تفاعل ناشر للحرارة.

2OC.

التحللـ

الرتكيب الكيميائي يبدأ جتفيف الطني و الكاوالن (فقدان املاء الكيميائي و الذي يدخل يف

للكاوالن)

21

معطيا امليتاكاوالن حسب التفاعل التايل : ºC700 و 480ما بني

)I-2 ( H2O 2 +SiO22 .Al2O

3 H2O 2. SiO22 .Al

2O

3

:(السبينال ) و السيليس حسب التفاعل التايل Al2O3 γ حتلل امليتا كاوالن إىل ºC980 عند

)I-3( SiO2 +SiO23 .Al2O3. 2 SiO24 .Al2O3. 2

Al2O3 γيتحول الكوارتز إىل كريستوباليت و يتفاعل السيليس مع ºC1200 و 1100ما بني

.]SiO2 2 .Al2O3 3 ]6،23،25معطيا امليليت

الهيدراتـ

.H2Oمعطية ºC1000و 100تتحلل اهليدرات ما بني

الكربوناتـ

.O2 Cمع انبعاث ºC1000و 400تتحلل الكربونات ما بني

الكبريتات ـ

. O2Sمع انبعاث غاز ºC1200و 1000تتحلل الكربيتات ما بني

تحول الكوارتزـ

: ]12[ السيليس تغريات متعددة األشكالعند التسخني ، يطرأ على

αيوجد الطور ºC572 حتت ـ

βيوجد الطور ºC867 و 573بني ـ

يوجد الرتيدمييت ºC1470و 867بني ـ

22

يوجد الكريستوباليت. ºC1710 و 1470بني ـ

يوجد الطور السائل. ºC1710فوق ـ

4.1.2.Iمميزات الكاوالن الجيد .

يعتمد يف اختيار كاوالن من أجل االستعماالت يف األدوات الصحية كاملغاسل و احلمامات،

و املميزات التقنية هي :، ]08[ جيد على معايري منوذجية

.75%نسبة الكاولينيت أكرب من ـ

.1%املونتموريلونيت) أقل من نسبة املواد الطينية (اإلليت ، ـ

.4%ال تتجاوز نسبة الكوارتز ـ

.1 %أقل من ) Fe2O3 وTiO2احملتوى من األكاسيد امللونة ( ـ

.cm2/gk 8املقاومة امليكانيكية أكرب أو تساوي ـ

وزنا من الكاوالن اجلاف ، تقدر اللزوجة %70و %65من أجل تركيز صب ما بني ـ

وزنا من سيليكات % 0.55و 0.5مع إضافة ما بني Cp( Pas0.5 500 (الظاهرية بـ:

الصوديوم.

5.1.2.I. دمج الكاوالن في صناعة الخزفيات

و ال الفلدسبات و الكوارتز يف صناعة اخلزفيات، يتم دمج جزئيا كل من الكاوالن، عموما ،

تصنع القطع اخلزفية من الكاوالن وحده و لكن بدجمه مع مواد أخرى مثل الطني و الفلدسبات و

الكوارتز.

23

الكيميائية و احلبيبية للكاوالن باستعماالت عديدة و خمتلفة حيث اخلصائص الفيزيائية ،و تسمح

وكمادة ثانوية % 25ـ %20يضاف كمادة أولية يف الصلصال الصيين للمواد الصحية بنسبة ترتاوح ما بني

.]08[ التوترو البورسالن العازلة للكهرباء للخطوط املنخفضة و املتوسطة و العالية يف دهان اخلزف

6.1.2.I .أماكن تواجد الكاوالن

يتوفر الكاوالن بكثرة يف مجيع أحناء العامل فإذا متعنا يف الرتكيبة الكيميائية األساسية هلذه املادة

] H2O 2. SiO22. Al2O3 [ األكسجني نالحظ أن العناصر املشكلة هلا هي (O)و األملنيوم ( Al) والسيليكون

(Si)ا تشكل أربعة أمخاس واملعروف ، هلذا مادة ]6[ من القشرة األرضية تقريبا (5/4 )عن هذه العناصر أ

الكاوالن منتشرة بكثرة.

I.2.2الفلدسبات.

الفلدسبات هو عبارة عن صخور متكونة من مزيج سيليكات األملنيوم الكلسية والقلوية، وترتاوح

كما ،حيث يعمل على خفض درجة ذوبان الكوارتز %25 و %15نسبة الفلدسبات يف البورسالن ما بني

.]01،02[ حتسن زيادة نسبة الفلدسبات إىل حد معني املقاومة الكهربائية للبورسالن

يوجد الفلدسبات يف الطبيعة حوايل عشرون نوعا تعرف منها تسعة فقط ، وهي عبارة عن

.]01،13،14،15[ صخور متكونة من مزيج سيليكات األملنيوم الكلسية و القلوية

: ]14[ أهم أنواع الفلدسبات هي

الفلدسبات البوتاسي (األورثوز)ـ

O2K .Al2O3 . SiO26 يوجد نوعان : األورثوكالز و امليكرولني:

24

O2aN .Al2O3 . SiO26 الفلدسبات الصودي (األلبيت) ـ

OCa .Al2O3 . SiO26 الفلدسبات الكلسي (األنورثيت) ـ

i 2 OL .Al2O3 .SiO26 الفلدسبات الليثي ـ

BaO .Al2O3 .SiO26(السلزيان) الفلدسبات البرييت ـ

البالجيوكالز ـ

و يتواجد .و يعترب نوع الفلدسبات الصودية الكلسية و األنورثيت األلبيثوهو مزيج من

بكثرة يف الفلدسبات املمزوجة أو ذات أغلبية صودية.

قماتيتبالـ

من الكوارتز %75إىل 70هو نوع من الفلدسبات حيتوي على نسبة عالية ميكن أن ترتاوح ما بني

لإلذابة.احلر. الشيء الذي يقلل من قابليتها

1.2.2.Iـ خصائص الفلدسبات

لخصائص الفيزيائيةا1.

.3mc /g 2.8إىل 3mc /g 2.5ترتاوح كتلتها احلجمية ما بني ـ

ا ما بني ـ .6.5إىل 6ترتاوح صالد

ا ما بني ـ .C°1260-C°1285ترتاوح درجة ذوبا

25

الخصائص البلورية2.

امليل أو ثالثية امليل" تتشابه الفلدسبات يف بنيتها بالرغم من إختالف بنيتها البلورية " أحادية

البلورية ، طريقة تشكيل الفلدسبات للرتاص البلوري " تراص بلورات من نوع واحد و باجتاهات

.90°سطوح االنفالق املائلة الواحد بالنسبة لآلخر بزاوية قيسها تقريبا خمتلفة"،

ا من األبيض أو عدوتتميز الفلدسبات بربيقها الزجاجي واختالف ل مي اللون إىل الوردي و و

.]14[ األصفر و األخضر و األمحر

.2.2.2.I استعماالت الفلدسبات

األورثوزـ

يذيب األورثوز اخلزفيات الزجاجية بطريقة حسنة لكن بطيئة و تدرجيية و يتميز بكرب سطح التزجيج

]14[.

تبياأللـ

يذيب اخلزفيات الزجاجية بطريقة أحسن من األورثوز و يتميز بسطح التزجيج أقل من سطح

.]14[ األورثوز

األنورثيتـ

.]14[ ال ميكن استعماله وحده. و يتميز بصغر سطح التزجيج و درجة حرارة ذوبانه املرتفعة نسبيا

I.3.2الكوارتز.

األمثلة األشد تعقيدا و األكثر أمهية نظرا لتعدد من بني )SiO2السيليس (أوكسيد السيليسيوم يعد

و يوجد السيليس على حالتني أساسيتني: بنياته البلورية.

26

حالة جافةSiO2 :وتكون على حالتني

و يوجد ثالثة أنواع بلورية (كوارتز و تريدمييت و كريستوباليت). :متبلورةأ ـ

زجاج السيليس :ال بلوريةـ ب

حالة مميهةSiO2.O2H n: n 4أو 3متغرية و غالبا ما تساوي.

يف حالة وجود املاء ميكن للسيليس أن يتحول إىل عجني الشيء الذي له أمهية كبرية يف تكوين و

.الصخور

.1.3.2.Iـ الخصائص البلورية للكوارتز

الكوارتز1.

من تركيبة الطبقة السطحية لألرض %12يعد الكوارتز من أكثر اخلامات تواجدا حيث يشكل

كما ميثل الكوارتز مع األلومني البنية األساسية للبورسالن وهو مكون أساسي يف الصخور الربكانية و الرسوبية ،

وتعمل زيادة نسبة الكوارتز إىل حد معني املقاومة امليكانيكية للبورسالن %40و 30نسبة الكوارتز ما بني حيث ترتاوح

.C°20عند ³mc/g 2.649و C°0عند ³mc/g 2.651كثافته وتبلغ .]1،2[

. βوالكوارتز αوهو على شكلني : الكوارتز

وميتلك شبكة SiO2( كوارتز درجة احلرارة املنخفضة) على ثالثة جزيئات من αحيتوي الكوارتز

سداسية ثالثية التناظر ذات األبعاد البلورية التالية:

°A 5.405 =c °A 4.913 =a

27

)(كوارتز درجة احلرارة املرتفعة βإىل كوارتز وعند تسخينه حيدث له حتول انتقائي مباشر (شبه بلوري)

:]C°573 ]16،17عند درجة حرارة

°A 5.456 = C °A 4.996 =a

ذات األبعاد البلورية التالية: ) héxagonale(شبكة βوميتلك كوارتز

]16،17[ °A 5.456 = C °A 4.996 =a

التريديميتـ

األمهية حيث يوجد يف بعض الصخور الربكانية و خاصة احلمم كما يعد الرتيدمييت نادرا و قليل

(تريدمييت درجة βو تريدمييت αوميتلك شكلني بلوريني مها الرتيدمييت يوجد بنسبة معتربة يف النيازك.

هو و C°1470إىل C°870وميتد جمال استقرار الرتيدمييت حتت الضغط العادي من احلرارة املنخفضة) .

ميتلك الرتيدمييت .]30 ,29[يف البلورات الطبيعية βيتشكل عند درجات احلرارة العالية فيالحظ الرتيدمييت

β :شبكة سداسية و خلليته األبعاد البلورية التالية

°A 8.24 = C °A 5.04 = a

مرتبطة فيما بينها SiO2. تتشكل البنية من جتمع رباعيات وجوه 2SiOوحتتوي على أربع جزيئات من

. ]16,17[ بالذرات األربع لألوكسجني

فيمتلك شبكة معينيه مستقيمة أبعادها البلورية هي : α ما الرتيدمييتأ

)I-4 )½3 × a ~ b ( °A 16.3 =C °A 17.1 =b °A 9.90 =a

28

و تبلغ كثافة .βوهذا يعين أن الشبكة تقريبا سداسية أبعادها تقريبا ضعف ألبعاد خلية الرتيدمييت

.³cm /g 2.26 الرتيدمييت

الكريستوباليتـ

يوجد طبيعيا يف الصخور الربكانية وهو الشكل املستقر للسيليس عند درجات احلرارة أعلى من

C°1470 إىل غايةC °1713 ( درجة االنصهار). يتواجد الكريستوباليتβ يف حالة مستقرة إىل غاية

C°220 حيث يتحول شكل كريستوباليتα ]16،17[.

2SiOحتتوي على مثاين جزيئات من A 7.13= a°خلية مكعبة بعدها βميتلك الكريستوباليت

مواقع ذرات الفحم يف بنية Siبتداء من خلية متمركزة الوجوه حيث حتتل ذرات إوميكن متثيل البنية

ا خطية، iS -O- iSاملاس و الروابط .]16،17[ حتتل ذرات األوكسجني منتصفا

أبعادها هي: )quadratique(فيمتلك خلية رباعية αأما الكريستوباليت

]16،17[ °A 4.97 =C °A 4.97 = a

.³cm /g 2.33 وتبلغ كثافة الكريستوباليت 2SiOوحيتوي على أربع جزيئات من

2.3.2.Iـ التحوالت الطورية للسيليس

للسيليسمنيز حالتني يف التحوالت الطورية

تحوالت شبه بلورية (تحوالت انتقالية)1.

وهي تدخل تغريات ضئيلة يف ترتيب الذرات و بالتايل تكون هذه التحوالت عكوسة و سريعة،

.]16،17[ يف مجلة اخلصائص و خاصة الكثافة

29

ى وهذا األخري يبق C °573عند درجة حرارة β ) إىل الكوارتزαيتحول الكوارتز الطبيعي (الكوارتزـ

.C °870 مستقرا إىل غاية

و αيتواجد الرتيدمييت عند درجة احلرارة العادية يف حالة شبه مستقرة و الذي يدعى بالرتيدمييت ـ

والذي حيافظ على بنيته إىل غاية درجات احلرارة β إىل الرتيدمييت C° 163بإرتفاع درجة احلرارة أكرب من

العالية.

βفيتحول إىل كريستوباليت C° 220شبه مستقر عند درجة حرارة أقل من αيكون الكريستوباليت -

.C°1713.1ويكون مستقرا إىل غاية درجة االنصهار

تحوالت بلورية (تحوالت بناءة)2.

تكون هذه التحوالت بطنية وتستلزم يف كثري من األحيان أجسام شائبة تدعى معدنات

(minéralisateur) ا حتدث تغيريا عميقا يف اخلصائص، ولذلك توجد األشكال الثالثة (كوارتز و أل

. ]16،17[ تريدمييت وكريستوباليت) يف الطبيعة عند درجة حرارة و ضغط عاديني

تحول الكوارتز إلى تريديميت -

تكون سرعة التحول ضعيفة جبوار .(minéralisateur)ال يتم هذا التحول إال بوجود معدن

C °870 ،حيث يكون تأثري أبعاد احلبيبات (بداية جمال استقرار تريدمييت) وتتزايد مع ارتفاع درجة احلرارة

ضعيفا.

تحول الكوارتز إلى كريستوباليت -

إن حتول الكوارتز النقي حتت تأثري درجة احلرارة فقط يتم دوما إىل كريستوباليت ، ونظريا جيب

حىت يتحققC°1000إىل أما عمليا ال بد من الوصول C°870تتفاوت درجة احلرارة أن

30

يبدأ التحول من داخل حبيبات الكوارتز و تتزايد سرعة التحول بشكل واضح إىل كريستوباليت.

ار يسجل بداية جمال االستقر C°1470ابتداء من التحول مع درجة احلرارة كلما كانت احلبيبات أدق .

الرتموديناميكي للكريستوباليت

الكريستوباليت إلى تريديميتتحول -

يتحول إىل C°1470و C°870إذا سخن الكريستوباليت عند درجة حرارة حمصورة بني

ال من درجة احلرارة، تكون سرعة التحول دوما صغرية جدا مقارنة مع سرعة تريدمييت مستقر. يف هذا ا

أما عند درجة احلرارة ،لكريستوباليتحتول الكوارتز إىل كريستوباليت . يبدأ التحول من سطوح حبيبات ا

C°1470 16،17[ يتحول الرتيدمييت إىل كريستوباليت ويتم التحول بسرعة بوجود معدنات[ .

3.3.2.I مجاالت االستعمالـ

: ]17[ يوجد العديد من منتجات السيليس مبميزات تفيد يف خمتلف االستعماالت منها

الكهربائية و تغليف حموالت األمحاض.التعدين : قبب أفران مارتا و األفران

.صناعة الزجاج و قبب و قوائم األفران

.أفران الفحم احلجري و أفران اخلزفيات وخاصة أفران بشكل نفق لتسخني احلراريات

I.3خصائص البورسالن.

I.3. 1الخصائص الحرارية.

تتميز اخلزفيات مبقاومتها اجليدة لدرجات احلرارة العالية و يعترب معامل التمدد اخلطي و الناقلية

احلرارية و مقاومة اإلجهاد احلراري من أهم اخلصائص احلرارية.

31

وفيما يلي نلخص اخلصائص احلرارية للبورسالن:

1.1.3.I الناقلية الحراريةـ

ا تعرف الناقلية احلرارية ملادة ب ا على نقل التدفق احلراري يف وحدة مساحة ووحد .m k(/W(قدر

يف اخلزفيات تسجل الناقلية احلرارية العالية يف املواد املكونة من عناصر بسيطة مثل الغرافيت أو من

واليت Al2O3على عكس املواد املكونة من عناصر مركبة مثل B4C و BeO و SiCذرات بأوزان متقاربة مثل

.]18[ بناقليتها احلرارية الضعيفة متتاز

ونورد فيما يلي بعض قيم الناقلية احلرارية لبعض املواد:

SiC )k mc /(W 1.1 ناقل جيد

األلومني)k mc /(W 0.25 ناقل ضعيف

الزجاج )k mc / (W 2-10 ناقل ضعيف

البوليمري )k mc /(W 3 -10 ناقل ضعيف

2.1.3.I التمدد الحراريـ معامل

حتت تأثري ارتفاع درجة احلرارة l /lΔ 0 يعرف معامل التمدد احلراري اخلطي بالتمدد النسيب

. K- 1 الناتج عن زيادة سعة اهتزازات الذرات حتت تأثري احلرارة ووحدته

)I-5 ( θ Δ * 0l /lΔ =α

0l: الطول اإلبتدائي و lΔ التمدد الطويل و : θ Δ: . التغري احلراري

32

. ويتعلق التمدد احلراري بصفة قوية ]21[ و يتزايد معامل التمدد احلراري اخلطي مع إرتفاع احلرارة

)Al2O3،ZrO2 ،MgO( كاألكاسيد بالبنية الداخلية للخزفيات، فتعترب البنية املرتاصة للخزفيات األيونية

املسؤولة عن متددها احلراري القوي وبالتايل مقاومتها الضعيفة لإلجهاد احلراري على عكس اخلزفيات

ذات البنية التسامهية (باستثناء األكاسيد) اليت متتاز بتمدد حراري ضعيف. وتظهر خزفيات مثل: امليليت

.]19[و الكورديريت معامالت متدد حرارية أضعف

:ل التمدد احلراريبعض قيم معاميلي و فيما

:1- األلومنيK 6-10×7.60

Sic : -1K 6-10 × 4.40

3.1.3.Iـ مقاومة اإلجهاد الحراري

و حيدث اإلجهاد احلراري نتيجة لالجهادات احلرارية الناجتة عن تغري يف درجة احلرارة بني سطح املادة

.]19[التمدد ضعيفا كلما كانت مقاومة اإلجهاد احلراري قوية داخلها . وكلما كان معامل

فيما يلي نورد لبعض اخلزفيات قيم الشدة العظمى لإلجهاد احلراري و املعرفة بالتغري احلرج لدرجات

ا .°Cاحلرارة ووحد

األلومنيC°220

Sic C° 340

I.3. 2الخصائص الميكانيكية .

املعدن أو يتمدد يتقلصحتت تأثري اإلجهاد امليكانيكي، تتجاوب املواد بطرق معقدة و خمتلفة فمثال

السبب أن ينكسر و يتكسر الزجاج و البورسالن دون أن حتدث هلما تشوهات مسبقة و هلذا دون

33

يتوجب معرفة دقيقة للخصائص امليكانيكية للخزفيات.

1.2.3.Iـ مقاومة الشد

dt/)l Δ(d مثال بسرعة تشوه اختيار معينة الختيار ميكانيكي مستعملني آلة شد متتازخنضع مادة

ثابتة.

وتتعلق القوة املطبقة و التمدد الناتج بأبعاد املادة و سلوكها الذايت.

إىل السطح االبتدائي فنعرف "F"جل التخلص من تأثري األبعاد ، نرجع القوة املطبقة أومن

:اإلجهاد

S /F = σ ووحدتهPa يعرف التشوه على النسبة بني التمدد و "lΔ"و الطول االبتدائي" l0":

0 l /l Δ =ε .وليس له وحدة

عايل جدا " E"عند درجة حرارة الغرفة، تظهر اخلزفيات سلوكا خطيا مرنا و متتاز مبعامل مرونة و

للخزفيات سلوك مرن إىل غايةوباستعمال تقريب جيد، نستطيع القول أن وتشوهات مرنة صغرية جدا.

التصدع.

ε بداللة σتغير .II 2 شكل

34

:]19[ ونورد فيما يلي بعض القيم ملعامل املرونة لبعض اخلزفيات

GPa 3.1 = Eزجاج الوقاية: -

GPa 700 =E الزجاج: -

:]19[ اخلزفياتونورد فيما يلي بعض القيم ملقاومة الشد لبعض

Pa M 70 = σالزجاج -

Pa M 350= σ األلومني -

- CiS Pa M 500 =σ 2.2.3.Iـ مقاومة التصدع

هرية متتاز اخلزفيات بصالبتها الضعيفة أي بقابليتها النتشار عيوب كالفراغات و التشققات ا

½MPam 10للزجاج و بالنسبة ½1MPamعند تطبيق إجهاد معني، حيث ترتاوح صالبة اخلزفيات ما بني

.]19[ بالنسبة للزركون

3.2.3.Iـ الصالدة

مباشرة لقطر األثر الناتج عن تطبيق ثقل معني.يتم احلصول على قيم الصالدة عن طريق قراءات

.]18[ وعموما تعترب اخلزفيات موادا صلدة جيدة و لكنها جد قصفة

.g500نورد قيم الصالدة لبعض اخلزفيات طبق عليها ثقل مساو ل

.MP a 1530 األلومني امللبد : -

.MPa 47سيليس) %96الزجاج : ( -

35

.بعض اخلصائص امليكانيكية للبورسالن I .3يوضح اجلدول

4.2.3.Iالمسامية.

.(ARCHIMED) احلصول على قيم نسبة املسامية بطريقة غري مباشرة و ذلك باتباع طريقة ارمشيد يتم

املسامية الكلية للعينات تعرف بالنسبة بني حجم الفراغ و احلجم الكلي للعينات كما هو موضح يف

:العالقة التالية

N=100.(Vtot-Vsolid) ∕ Vtotal………………….(I.6)

Nt:النسبة الكلية للمسامات.

Vt:احلجم الكلي.

Vv:حجم الفراغ.

حساب هذه النسبة بداللة الكثافة احلجمية حيث تظهر الكتلة بالنسبة للحجم الكلي للعينة كما ميكننا

و الكتلة الصلبة بالنسبة للحجم الكلي للعينات كما هو موضح يف العالقة و كثافة اهليكل الصلب

:التالية

N=100.(1-a) ∕ s…………………………………………(I.7)

.(ARCHIM2DE)معتمدا على أساس قاعدة (la pésse hydrostatique) حنسب املسامية الكلية بطريقة

قبل البدء يف العملية جيب أن تكون العينة جافة متاما من أي مواد سائلة ميكن أن تكون حموية يف

ا البينية ،نضع العينة يف وضعية مالئمة و ثابتة مربوطة مبضخة حتمل اهلواء إىل اخلارج ليتحقق لنا فراغا

دقيقة . 30الفراغ األويل ،هذه العملية حتقق ملدة

36

ط ثاين باملاء املقطر حيث يغمر العينة و هذا ملدة ساعة .باملوازاة هناك رب

(Mhyd)بعد هذه العملية نقوم بوزن العينة و هي مشبعة باملاء موضوعة يف حوض مائي لنحصل على

(بعدها مباشرة خنرج العينة للهواء و منسح مسح خفيف باستعمال ماسح غري ماص للماء لنحصل عل

(Msat، 1مع كثافة املاء هي.

:املسامية الكلية حتسب حسب العالقة التالية

a=Ms.(Ms-Mhyd) ∕ eau……………………………………….(I.8)

s=Ms.(Msat-Mhyd) ∕ eau………………………(I.9

Ntot=(Msat-Ms) ∕ (Msat-Mhyd) ………… ……(I.10)

.]18[ بعض الخصائص الميكانيكية للبورسالن I .3يوضح الجدول

أنواع البورسالن

الن ورس

البسي

سيليال

سي سيلي

ن السال

بورال

وطضغ

املالن

ورسالب

لييتتوبا

ريسالك

ين ومي

األلالن

ورسالب

كيةكاني

امليومة

ملقاذوا

جيةموذ

الن

ين ومي

األلالن

ورسالب

كية كاني

امليومة

ملقاذوا اليةالع

الوحدة الرمز اخلصائص

0.0 0.0 0.0 3 0.0 % حجم a الفراغات الظاهرية

a Cm3/g 2.2 2.2 2.3 2.3 2.5 الظاهرية الكتلة احلجمية

37

مقاومة

االحنناء(قيم

صغرى)

FR 2mm/N 50 40 80 90 140 غري مزخرف

FR 2mm/N 60 100 110 160 مزخرف

معامل املرونة

(قيم صغرى)

E 103

N mm2

60 70 70 100

I.3. 3الخصائص العزلية.

من اخلصائص التالية:ترتبط امليزات الكهربائية للخزفيات بواحدة

1.3.3.I ـ ثابت العازلية

يعرف ثابث العازلية للمواد على أنه قدرة هذه املواد على ختزين الشحنات الكهربائية، فكلما

. ]20[ كان ثابث العازلية للمادة أكرب كلما كانت قدرة هذه املواد على ختزين الشحنات أكرب

" تساوي:e"، منفصلني مبسافة "Sلبوسني ذات مساحة "إذن سعة مكثفة يف الفراغ املكونة من

)I-11 ( )e / S (0ε =0 C

0ε 1 (:ثابث العازلية للفراغ-m F12-10×8.85 =0ε(

" تصبح تساوي : Cيف حالة وضع وسط عازل بني اللبوسني، سعة املكثفة"

)I-12 ( ) e / S( ε = C

38

.m /pFثابث العازلية املطلق ووحدته :εمع

بالعالقة: εيعرف ثابث العازلية

)I-13 ( 0ε ×rε =ε

ثابث العازلية النسيب الذي يصف خاصية املادة اخلزفية وله أمهية كبرية يف تطبيقات املواد اخلزفية rε حيث

]34[.

:]19[ نورد فيما يلي بعض قيم ثابت العازلية النسيب

rε= 3.7-19 الزجاج : -

rε= 4.8امليكا : -

rε= 9.0األلومني : -

2.3.3.Iـ زاوية فقدان العازلية :

أي مادة عازلة معرضة يف احلقيقة ،إىل فقدان العازلية وهذا الفقدان ميثل احلد من عمل املكثفات

.]20[ يف ختزين الشحنات الكهربائية

بالعالقة التالية : δتعرف زاوية فقدان العازلية

)I-14 ( 2rε /2rε =δ gt

.)II -4 ويبني احنراف الطور بالنسبة للحالة املثالية لشعاع التيار يف بيان التيار بداللة التوتر (شكل

39

التيار بداللة التوتر.تغير I3شكل

تتعلق زاوية فقدان العازلية باحلرارة و التواتر.

و يستحسن أن يكون ثابت العازلية منخفضا و زاوية فقدان العازلية صغرية يف بعض التطبيقات

كما يف خطوط نقل الطاقة الكهربائية على عكس استعماالت أخرى كاملكثفات أين يرغب يف

بأبعاد صغرية للمادة. ويستحسن أن يكون ثابت العازلية مرتفعا و زاوية فقدان احلصول على سعة عالية

.]21[ العازلية منخفضة

نورد فيما يلي زاوية فقدان العازلية لبعض اخلزفيات :

Hz 106من أجل تواتر = δ gt › 0.0005 األلومني -

H z106 من أجل تواتر = δgt= 0.001الزركون -

3.3.3.I المقاوميةـ:

:]20[ يف حالة مكثفة مستوية ذات لبوسني متوازيني بينهما وسط عازل املقاومة تعطى بالعالقة

40

)I-15 ( s /e × ρ= R

S ، مساحة اللبوس :e . مسك العينة :

Rو متجانس و حتسب انطالقا من العالقة : : مقاومة مادة ذات شكل أسطواينI/u =R.

u التوتر املطبق و :I.شدة التيار :

ا .]mΩ] "18"تتعلق املقاومية باحلرارة واحلقل الكهربائي،وهي متثل امليزة الكهربائية للمادة الناقلة،و وحد

الشيء الذي يتطلب يف العموم ، يعرب عن التيار العابر للعازل بالنانو أمبري أو البيكو أمبري ،

تقنيات قياس و أجهزة جد دقيقة.

نذكر منها: تتأثر املقاومية ببعض العوامل،

ثير الحرارةتأ1.

تتغري مقاومية العوازل مع احلرارة حسب العالقة التالية: يف العموم ،

)I-16( )Tk /A Eexp (0ρ = ρ

T : درجة احلرارة املطلقة°)K(

k : 23-10( ثابت بولتزمانJ K-1 ×1.38 =k(

وميكن احملافطة على هذه العالقة اخلطية يف جمال واسع من درجة احلرارة.

تأثير الرطوبة.2

السرتطايب ويتعلق تأثري الرطوبة بالعامل العازلة.للرطوبة تأثري كبري يف مقاومة وبالتايل مقاومية املادة

41

للمادة العازلة.

تأثير الحقل الكهربائي المطبق .3

عند تطبيق احلقول الضعيفة، تتبع املواد العازلة قانون أوم مبعىن أن املقاومية ال تتعلق باحلقل

املقاومية بازدياد احلقل أما عند تطبيق حقول كهربائية عالية نسبيا فيالحظ تناقص املطبق .

الكهربائي الشيء الذي يفسر بزيادة اإللكرتونات عند القطبني و تواجد شوائب أو عيوب يف املادة

العازلة.

ال ال احملصور ما بني منطقة احلقل ]mm/Vk ]01،03عند درجة حرارة الغرفة، يعطى ا ا

يستحسن قياس املقاومية . و عمليا،]22[الكهربائي الضعيف و منطقة احلقل الكهربائي العايل

وميكن احلصول على دقة قياس عند احلقول الضعيفة ليتسىن لنا البقاء يف جمال تطبيق قانون أوم.

عالية عند احلقول العالية. كما ميكن مقارنة مقاومية مادة معينة بسمك خمتلفة بتطبيق حقل

.كهربائي ثابت

تأثير طبيعة األقطاب.4

على قيم مقبولة من املقاومة و املقاومية، جيب التصاق األقطاب بصفة من أجل احلصول

جيدة مع سطح املادة. أي تسرب للهواء بني القطب و سطح املادة يؤثر يف النتيجة بسبب

املقاومية العالية جدا للهواء . ومن أجل التصاق جيد لألقطاب مع السطح يتم استعمال عصارة

ء قياسات عند درجات حرارة عالية يتم استعمال مزيج شبه غروي الفضة أو البالتني وعند إجرا

من الغرافيت.

42

.4.3.3.I القوة العزلية

فعند تسليط توتر القوة العزلية للمادة هي مدى مقاومة املادة العازلة للتوترات املطبقة عليها.

فإن تيارا ضعيفا يبدأ يف مستمر بني طريف قطبني يفصالن طريف املادة العازلة وذلك انطالقا من الصفر،

االنتقال ويثبت عند قيمة معينة.

يار حيث وبزيادة التوتر يبقى هذا التيار ثابتا إىل بلوغ التوتر قيمة معينة واليت تسمى بتوتر اال

10وهذا يف وقت قصري من رتبة عند هذه القيمة يزداد التيار إىل قيمته القصوى الناجتة من ذارة التغذية ،

للتيار الكهربائي القوي يؤدي إىل انقطاع التيار بني طريف القطبني حيث حتدث الظهور املفاجئ ذاه .ثانية

شرارة كهربائية تؤدي إىل ثقب املادة اخلزفية.

ا: يار(توتر الثقب) بني القطبني و مسك املادة اخلزفية بالصالبة العزلية وحد تسمى نسبة توتر اال

m /V.

اخلزفية يف االحتفاظ باإللكرتونات عند تطبيق توترات عالية أو القيمة العظمى وتتمثل قدرة املادة

يار أو ثقب عزيل. للحقل الكهربائي اليت ميكن تطبيقها دون حدوث ا

تتعلق الصالبة العزلية بعوامل عديدة منها : الفراغات و بعد احلبيبات و جتانسها و ظهور العيوب

هرية. وعموما يتناسب توتر ا لثقب عكسيا مع احلرارة . كما تتناسب القوة العزلية عكسيا مع مسك ا

.]18[ املادة اخلزفية

:]18[لتفريغي و الثقب احلراري ايوجد نوعان من الثقب : الثقب

الثقب التفريغي1.

ز. يؤدي الثقب التفريغي إىل تلف موضعي يف البنية دون حدوث تسخني بار

43

الثقب الحراري 2.

العزلية نتيجة للتسخني الناتج عن تطبيق مستمر للتوتر أو حترير غري كاف لطاقة تضعف املميزات

تأين العازل الكهربائي .

ويف العموم ، ميكن أن حيدث هذان النوعان من الثقب سويا.

بالنسبة لسمك مساو بضع أعشار امللم و m /V 5و 4يف اخلزفيات، تنحصر القوة العزلية ما بني

.]18[نورد فيما يلي قيم الصالبة العزلية لبعض اخلزفيات تزداد بصغره . و

mm/ vk 17 =dE) %99األملني (بنسبة من األلومني مساوية أو أكرب من -

mm/vk 20 =dEالبورسالن -

mm/ vk 118 =dEالزجاج -

يوضح بعض اخلصائص العزلية للبورسالن. I .4و اجلدول

.]18[ العزلية للبورسالنبعض اخلصائص I .4يوضح اجلدول

أنواع البورسالن

سيسيلي

ن السال

بورال

وطضغ

ي املليس

لسين ا

سالبور

ال

لييتتوبا

رسيالك

الن ورس

الب

ومة ملقا

و اين ذ

لومي األ

النورس

الب

جيةموذ

ة النيكي

كاناملي

ومة ملقا

و اين ذ

لومي األ

النورس

الب

الية الع

كيةكاني

املي الوحدة الرمز اخلصائص

dE mm/vk 20 20 20 20 العزليةالقوة

u vk 30 30 30 30 توتر الضبط

Hz62-48 r 7-6 6-5 7-6 7.75-6 العازلية النسبية

44

vkT 10-6K-1 معامل احلرارة

600

إىل

500

600

500إىل

600

500إىل

600

500إىل

معامل

الفقدان

C°20

48-62 Hz

tg 10-3 25 25 25 30

Hz k 1 tg 10-3

Hz M1 tg 10-3 12 12 12 15

املقاومة

املستعرضة

بداللة احلرارة

C°20 .cm 1011 1011 1011 1011 1011

C°200 .cm 107 107 107 107 107

C°600 .cm 104 104 104 104 104

C°1000 .cm

درجة احلرارة

املوافقة

للمقاومة

املستعرضة

cmM100 100kT C° 180 180 200 180 180

cmM1 1kT C° 330 330 350 330 330

I.4أنواع البورسالن.

I.1.4 البورسالن السيليسي.

متثل العوازل املستعملة كدعامات لألسالك الناقلة للطاقة الكهربائية مثاال جيدا للبورسالن

السيليسي .

45

.]6،1،2[ بورسالن لدنو ينقسم هذا النوع إىل بورسالن صلب و

البورسالن الصلب أـ

. و يعترب التمدد C°1400و 950عند درجات حرارة ترتاوح ما بني ميتاز بفرتة التجفيف القصرية

يف فرتة التجفيف باهظ الثمن و ميكن أن يؤدي إىل ظهور تشوهات عند درجات حرارة مرتفعة.

البورسالن اللدنـ ب

و جيفف جتفيف مؤكسد عند وزنا) . % 35 -25حيتوي على كميات كبرية من الفلدسبات (

لكن دون حدوث تشوهات و ميتاز بسطح التجفيف الصغري C°1270 و1170درجة حرارة ترتاوح ما بني

ن الصلبو معامل التمدد أكرب مقارنة بالبورسال

I.4.2. البورسالن الكريستوباليتي

احلرارة ياباين حيث ميتزج الكريستوباليت" طور بلوري للكوارتز مستقر عند درجاتوهو ذو أصل

مقاومة العالية" ذو احلبيبات الدقيقة باملواد األولية " الكاوالن و الفلدسبات " معطيا بورسالن ذا

ميكانيكية جيدة من أجل أمثان باهظة نوعا ما.

I.4. 3 البورسالن األلميني.

يوجد نوعان ومها :

البورسالن األلوميني ذو المقاومة الميكانيكية العاليةأـ

و امليكانيكية وهو مشتق من البورسالن السيليسي بتعويض الكوارتز باأللومني من أجل زيادة املقاومة

46

ترتبط هذه الزيادة ارتباطا مباشرا بالكميات املضافة من األلومني. و املالحظ أن البورسالن احلاوية

وزنا من األلومني متتاز مبقاومة ميكانيكية أكرب مرتني من املقاومة امليكانيكية للبورسالن %40على

الصلب.

ويعترب هذا النوع من البورسالن باهظ الثمن " من ناحية املواد األولية ومن الناحية التكنولوجية "

.]2[مقارنة بالبورسالن السيليسي الذي يصعب تشكيله بعد التجفيف بسبب صالدته

البورسالن األلوميني ذو المقاومة الميكانيكية العالية والفقدان الضعيف للعازلية ب ـ

يف هذا النوع من البورسالن يتم تعويض الفلدسبات القلوية مبذيبات من نوع الكربونات و

السيليكات من أجل خفض معامل فقدان العازلية . وميتاز بصغر سطح التجفيف الشيء الذي جيعل

.]2[ تصنيعها دقيقا و أحيانا صعبا بالنسبة للقطع الثقيلة

I..4 .4أنواع البورسالن المختلفة.

يتم احلصول عليها بتعويض الكوارتز يف البورسالن السيليسي و قد مت دراسة استعمال جمموعة من

على سبيل املواد لكن دون احلصول على جناح صناعي كبري خاصة يف ميدان التوترات العالية و نذكر

املثال استعمال

إىل مشاكل يف التجفيف. يؤدي الذي "ZrO2.SiO2 " الزركون

47

الــفصل الثاني

الجانب العملي

48

.II1قدمة. م

املواد األولية املستعملة و املتمثلة يف الكاوالن و مت التعرف على خمتلفهذا الفصل يف

اخلصائص امليكانيكية دراسة تكما مت ؛حتضري العيناتطريقة باإلضافة إىل الفلدسبات و الكوارتز

خمتلف األجهزة املستعملة يف هذه الدراسة.تعريف .ويف األخري مت هلا والعزلية

.II2المواد األولية.

املواد األولية املستعملة يف هذا البحث هي :

.II1.2الفلدسبات.

وكتلته 0.49K8O3iS0.61aNاستعمال مادة الفلدسبات البوتاسي الذي صيغته الكيميائية مت

احلجمية

2.53g/ cm3 من جبل دباغ . و الفلدسبات الصودي ذو الصيغة الكيميائية املستخرجNaO

(تركيا).

ملختلف أما التحليل الكيميائي بواسطة الفلورة السينية فقد أعطى الرتكيب املئوي الكتلي

التحليل الكيميائي بواسطة الفلورة السينية II1 .ويوضح اجلدول مكونات فلدسبات عني بربر.

لفلدسبات عني بربر.

49

.التحليل الكيميائي بواسطة الفلورة السينية لفلدسبات عين بربر II1 .الجدول

SiO2 Al2O3 3OFe2 CaO MgO O 2K MnO TiO2 Na2O C املكونات

0.034 0.48 0.11 آثار <10.0 آثار 0.17 0.66 10.80 60.68 وزنا %

يف فلدسبات عني بربر وهي: عادة بينت نتائج حيود األشعة السينية األطوار املوجودة كما

.II1 .الكوارتز واألورثوز واأللبيت والنتائج موضحة يف الشكل

20 40 600

20

40

60

20.96

33

34.88

39.52

44

50.1

55.42

59.96

وإــدة

شـــــال

(°)2

ــز ــ ــ ــ ــوزالكوارتــ ــ ــ األورثــــــت ــ ــ ــ ــ األلبـی

لفلدسبات عين بربر.طيف إنعراج األشعة السينية .II1 .الشكل

50

. II2.2الكوارتز .

استعمال مادة حملية متمثلة يف رمل بن عزوز (سكيكدة) و رمل العوانة (جيجل), لقد بينت مت

ا متكونة أساسا من السيليس بشكل الكوارتز ، حيث كل القمم تنتمي نتائج حيود األشعة السينية أ

إىل الكوارتز.

األشعة السينية لرمل بن عزوز. ميثل طيف انعراج II 2 .والشكل

2 0 4 0 6 0 8 00

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

20,8

8

26,6

8

39,6 50

,26 60

,14

68,3

6

وإـــدة

ــــــــالش

Q

QQ QQ

انعراج األشعة السينية لرمل بن عزوز. .طيف II2 الشكل.

.II 3.2 . الكاوالن

2Tلقد استعمالنا يف هذا البحث مادة حملية متمثلة يف الكاوالن النقية من الصنف

ا املستخرجة من منجم متازرت جبيجل ومتتاز اليت مت احلصول عليها DDK 2األبيض و كذلكبلو

ا الرمادي. من جبل دباغ بقاملة اليت متتاز بلو

51

خمطط انعراج األشعة السينية ملادة الكاوالن ، عملية الفحص بينت خطوط II3 .الشكليبني

. DD2 االنعراج التابعة ملادة الكاوالن

.DD2لكاوالن انعراج األشعة السينية .طيفII 3. الشكل

.II3. اإلضافات

.Al2O3االملينيوم متت إضافة : أكسيد ملادة البورسالنالعزلية وامليكانيكية اخلصائصلتحسني

.II1.3مينو .أكسيد االل (Al2O3)

، ويطلق عليه أيضًا اسم ألومينا،Al2O3له الصيغة مركب كيميائيأكسيد األملنيوم هو

52

، وبالتايل خيتلفان أيضًا يف البنية البلوريةيوجد على شكل منطني خيتلفان عن بعضهما يف

عبارة هو . والنمط غاما αاخلصائص الفيزيائية والكيميائية باإلضافة إىل التطبيقات، ومها النمط ألفا

وهو غري قابل للذوبان يف املاء ودرجة g/cm³ 4.05 عن مسحوق أبيض كتلته احلجمية تقدر ب:

C°2054.23إنصهاره تقدر ب:

.II4. القياسات

.1.4.IIللعينات الحجمية الكتلة حساب

القطر يف املتمثلة أبعادها بقياس قمنا وامللبدة املكبوسة للعينات احلجمية الكتلة حلساب

حساس. ميزان بواسطة كتلتها بقياس وقمنا الباملر جهاز بواسطة والسمك

التالية: العالقة حسب احلجمية الكثافة فتحسب

)g/cm³ ( V /m =ρ

حيسب االرتياب املطلق للكتلة احلجمية حسب العالقة التالية:

V/VΔ + m/mΔ = ρ/ ρΔ

d/dΔ2 + h/hΔ + m/mΔ = ρ/ ρΔ

mΔ: : االرتياب املطلق يف الكتلةg 0.001 = mΔ

53

.2.4.IIالعازلية ثابت قياس

التالية: العالقة من العازلية ثابث حساب يتم

A ε /c t =rε

مها مسك العينة ومساحة اللبوسني على التوايل. Aو tحيث

0ε 0 =12-10* 8.85 حيث تقدر قيمتها بـ:: مساحية الفراغε

3.4.II قياس معامل فقدان العازليةـ

يتم حساب معامل فقدان العازلية بالعالقة التالية:

rε δtg =K

δtg: .زاوية فقدان العازلية

rε :ثابث العازلية

dΔ: املطلق يف القطر االرتياب : g 0.001 =dΔ

.4.4.IIالمسامية قياس

:التالية بالعالقة الفراغات نسبة حساب يتم

N=(Msat-Ms) ∕ ( Msat-Mhyd)

54

Msat:كتلة العينة بعد العملية.

Ms:كتلة العينة قبل العملية.

Mhydكتلة العينة موضوعة يف البيشر:.

.II 5المستعملة .األجهزة

.II 5.1.السحق جهاز

).(RETSCH نوع من امليكانيكي السحق جهاز استعملنا التنعيم و السحق أجل من -

.II5.2التجفيف .جهاز

.C°300إىل القصوى حرارته تصل MOMMERT نوع من جهاز ستعملا ، املساحيق لتجفيف

.II5.3.الفرن

إىل القصوى حرارته درجة تصل ، للكلسنة يستعمل إحدامها كهربائيني فرنيني دراستنا يف استخدمنا

C°1100 نوع من وهو FIMANFEREDI.

من NABERTHERM فرن وهو للربجمة ،قابل عالية حرارة درجات يف للتلبيد ستعملإ الثاين الفرن أما

.C° 1400إىل القصوى حرارته درجة تصل ،KANTHALAPM نوع

.II5.4الحساس .الميزان

تصل والذي ).220SRANREK-4 ( نوع من حساس ميزان استخدام مت املساحيق كتلة لقياس

55

.0.0001 إىل دقته و g220 إىل القصوى قيمته من كل

.II 5. 5. جهاز حيود األشعة السينية (DRX)

يستعمل هذا اجلهاز ملعرفة األطوار البلورية للمواد املراد دراستها و األطوار الناجتة عن عملية

التلبيد.

وللقيام Beuker-Siemantمن إنتاج شركة D8-Advanced جهاز حيود األشعة املستعمل هو من نوع

ا مث العودة إىل بعملية التحليل الكيفي للمادة يكفي تأشري خطوط االنعراج وترتيبها حسب تزايد شد

.للكشف عن هذا العنصر أو الطور A.S.T.Mبطاقات

II.5. 6. جهاز التحليل بواسطة مطيافيةRAMAN

واملصنع من طرف BRUKER املستعمل من نوع (Raman) جهاز التحليل بواسطة مطيافية رامون

SENTERRA.

.II7.5.البالمر

.µm10ىلإاستعمل الباملر لقياس أبعاد العينات امللبدة و تصل دقة قياسه

.II8.5. التحليل بواسطة المجهر االلكتروني الماسحجهاز

هر االلكرتوين املاسح املستعمل من نوع هرية يف خمرب العيوب و البنية ا(Tescan vega ts 5130mm)ا

.قسنطينةاملواد جبامعة منتوري

56

.II9.5.جهاز قياس السعة

النسيب ، مت إستعمال جهاز قياس السعة يةلقياس زاوية فقدان العازلية و السعة وبالتايل ثابت العزل

METER RLC عند تردد قدرهKHz1ال احلراري . ولقياس ثابت العزل النسيب و زاوية فقدان العازلية يف ا

25-ºc205 فقد مت استعمال فرن تصل درجة حرارته القصوى إىل c°300 وملحقا مبربمج لتشغيله للتحكم

.c°20و5 بسرعة تسخينه اليت ترتاوح ما بني

.التركيبي المستعمل لقياس العازلية و زاوية فقدان العازلية المخططII..4شكل

.10.5.IIجهاز قياس المسامية

.(ARCHIM2DE)معتمدا على أساس قاعدة (la pésse hydrostatique) حنسب املسامية الكلية بطريقة

قبل البدء يف العملية جيب أن تكون العينة جافة متاما من أي مواد سائلة ميكن أن تكون حموية يف

ا البينية ،نضع العينة يف وضعية مالئمة و ثابتة ليتحقق إىل اخلارج مربوطة مبضخة حتمل اهلواء فراغا

57

دقيقة . 30لنا الفراغ األويل ،هذه العملية حتقق ملدة

.باملوازاة هناك ربط ثاين باملاء املقطر حيث يغمر العينة و هذا ملدة ساعة

II.. 5هذه الطريقة موضحة يف الشكل

نسبة المسامية. التركيبي المستعمل لقياس المخططII..5شكل

II.6 .بعض تقنيات دراسة وتحليل المواد

II.1.6. شعةأالتحليل بواسطةX

تعد إحدى التقنيات األساسية والضرورية لدراسة املواد وحتديد ماهيتها بصفة عامة Xتقنية أشعة

: طريقة املسحوق . Xباستعمال أشعة تركيبها ومن أهم طرق التحليل لكوكذ

إشعاع سيين وحيد اللون.يف طريقة املسحوق يستعمل

األوىل تعرف بطريقة ديباي شرر االنعراجتوجد طريقتان أساسيتان باستعمال طيف ،

58

ويتم فيها تسجيل الطيف على فلم حساس عبارة عن شريط يوضع داخل غرفة تعرف بغرفة ديباي. أما

ا ويتم التسجيل ف يها باستعمال عداد حيث يوصل هذا األخري الطريقة الثانية فهي دقيقة يف معلوما

). تسمح 2( جبهاز راسم يقوم برسم خمطط االنعراج ( كمية اإلشعاع (شدة اخلط) بداللة زاوية براغ

و الفاصلة )I( هذه التقنية بتأشري خطوط االنعراج حيث نرفق بكل خط قيمتني حمسوبتني و مها الشدة

)dhkl 2) هذه األخرية حتسب من قانون براغ d sin .

dوعليه انطالقا من املخطط يتم احلصول على قائمة للثنائيات ( Ihkl, هذه القائمة تكون (

مميزة لكل عنصر أو مركب. مثل هذه القوائم مت إعدادها و وضعت على شكل كتب و يف نظام بطاقات

لكل األكثر شدة للخطوط الثالثة dhklو هي مرتبة تبعا لقيم .M A.S.T تعرف ببطاقات

معينة. و هي كافية لتحديد ماهية مادة عنصر أو طور.

2.6.مطيافية التحليل باستعمالRAMAN

تستخدم عادة يف الكيمياء ,ألن الرتددات مربوطة بالروابط الكيميائية و متاثل Ramanمطيافية

اجلزيئات ,هذه األخرية حتدد خصائص الرتكيب اجلزيئي و بنية املواد.

هذه الطريقة مكملة ملطيافية األشعة حتت احلمراء ,مما ينتج لنا فرصة دراسة أوضاع الرتددات من

.املواد

مبدأ عمل هذه املطيافية هو تركيز حزمة من الضوء (عرب عدسة) أحادي اللون (حزمة ليزر) على

العينة لدراسة و حتليل الضوء املنتشر ,هذا الضوء يتم مجعه باستخدام عدسة خمتلفة و ارساهلا من

monocanal tupe)و تقاس الشدة بواسطة الكاشف( monochromatorخالل

photomultiplicateur ou CPM.multicanal tupe CCP)

.II..6كما هو موضح يف الشكل

59

.( Raman)التحليل باستعمال مطيافية رامون .II.6الشكل

II .3.6.المجهر االلكتروني الماسح(SEM)

هر االلكرتوين املاسح و الذي يشار له اختصارا هري و و هو من أهم أجهزة (SEM) ا التصوير ا

الذي له الكثري من التطبيقات الرئيسية و املهمة يف جمال علوم املواد و العلوم الطبية ،و كلمحة تارخيية

هر فقد مت وضع تصور نظرية عمله بشكل كامل يف األربعينيات امليالدية ،و مل يتم تسويق عن هذا ا

أي يف الستينات امليالدية. أول منودج من هذا اجلهاز اال بعد حوايل عشرون سنة

اهر االلكرتونية هر بقدرته التكبريية و اليت تصل اىل أكثر من نصف مليون مرة ،فبواسطة ا يتميز هذا ا

ا، ا الكيميائية و مسكا ا الدقيقة و مكونا و املاسحة احلديثة نستطيع دراسة أسطح العينات و تركيبا

يئات و امليكروبات،و الكثري من التطبيقات األخرى .كذلك دراسة أحجام اجلسيمات و اجلز

المبادئ األساسية للمجهر االلكتروني الماسح

هر االلكرتوين املاسح على استخدام حزمة الكرتونية عالية الطاقة تصطدم بسطح تعتمد نظرية عمل ا

60

جتمع اإلشارات العينة املدروسة عموديا حيث حتدث عملية مسح نقطة بنقطة لسطح العينة ،و من مت

املنعكسة و الصادرة من العينة (الشكل ..) باستخدام الكواشف املختلفة.

.مختلف اإلشارات الصادرة و المنعكسة من سطح العینة II. .7الشكل

هر: وفيما يلي سنقدم شرحا مبسطا لكيفية عمل هذا ا

) (Filamentيتم إنتاج االلكرتونات عن طريق االنبعاث احلراري و ذلك عن طريق تسخني فتيلة أوال:

إىل V0,1تصنع عادة من التنغستني، و يطبق على هذه الفتيلة جهد تعجيل تتفاوت قيمته ما بني

V30 .

هر املفرغ و يتم تركيز هذه احلزمة ثانيا: بواسطة جمموعة من متر حزمة االلكرتونات من خالل عمود ا

العدسات الكهرومغناطيسية على طول هذا العمود.

هر على التحكم يف عرض حزمة ثالثا: تعمل فتحات التحكم املوجودة على طول عمود ا

االلكرتونات و ذلك حبجز االلكرتونات املتشتتة و املنحرفة عن مسار احلزمة.

تصطدم احلزمة االلكرتونية بسطح العينة و اليت تكون داخل حيز مغلق و مفرغ متاما يسمى غرفة رابعا:

هر االلكرتوين املاسح ) حيث تتفاعل هذه احلزمة مع سطح العينة، و ينتج عن هذا التفاعل (SEMا

61

يف إنتاج صور عدد من االنبعاثات "اإلشارات"، ومن أهم هذه االنبعاثات أو اإلشارات و اليت تستخدم

و انبعاث الكرتونات SEأسطح العينات، إشارتان مها انبعاث االلكرتونات الثانوية و يرمز هلا اختصارا

و أيضا ، BSEو يرمز هلا اختصارا )(Backscattered Electron االستطارة اخللفية

املنبعثة من العينة و هلا أمهية كبرية يف دراسة ماهية عناصر العينة و كذلك rayons Xهناك األشعة السينية

نسبها، مما يعطي معلومات وافية عن العينة املدروسة ، و جتدر اإلشارة هنا إىل أن كل إشارة من هذه

اإلشارات تنبعث من مستوي معني بالنسبة لسطح العينة و تشكل نسبة معينة من عملية التفاعل بني

زمة االلكرتونية الساقطة و سطح العينة و تسمى عملية التفاعل باسم حجم التفاعل و اليت تبني احليز احل

احلزمة االلكرتونية و العينة و كذلك مستوى وحجم كل إشارة من إشارات ثالثي األبعاد ملدى التفاعل بني

). III - 8االنبعاث كما هو موضح يف الشكل أدناه ( الشكل

شكل توضیحي مبسط یبین األقسام الرئیسیة للمجھرااللكتروني الماسح III - 8الشكل

)(SEM

يتم جتميع كل إشارة بواسطة الكاشف اخلاص به، حيث يتم بعد ذلك حتليل هذه خامسا:

أو كطيف حتليلي BSEو SEاإلشارات و معاجلتها و من مت إظهارها كصور بالنسبة لإلشارتني

62

.لألشعة السينية

II.7. تحضير المادة المدروسة

التالية: احمللية األولية املواد استعمال مت دراستها املراد املادة لتحضري

. تزر متا من املستخرجة 2T نال كاو-

بقاملة. دباغ جبل من املستخرجة 2DD كاوالن-

. عزوز بن كوارتز -

العوانة(جيجل). كوارتز-

.)تركيا( صودي فلدسبات-

.(اجلزائر)بوتاسي فلدسبات-

السحق جهاز استعمال مت ) والكاوالن والكوارتز الفلدسبات ( األولية املواد لسحق بالنسبة

هذه لكل بالنسبة ساعة 15ملدة رطب بسحق قمنا حيث (RETSCH) نوع من امليكانيكي

.العوانة)] و عزوز (بنالكوارتز و ) 2T ,DD2(البوثاسي),الكاوالن و (الصوديفلدسباتاملواد[ال

بوتاسي، فلدسبات وزنا ٪12.5 برتكيبتها املدروسة املادة مكونات مزج و جمانسة أجل من و

وزنا 2DD،12.5٪ كاوالن وزنا 2T، 25٪كاوالنوزنا ٪ 25 صودي, فلدسبات وزنا 12.5٪

العوانة. كوارتز وزنا ٪12.5و عزوز بن كوارتز

متثلو رطبا, السحق كان حيث يكانيكيامل سحقال جهاز استعمال مت العملية هذه اجل نم و

ملدة املزيج سحق مت وقد للسحق مساعد كوسيط األملني كريات إضافة مع املاء كمية عشر فيه الصلبة املادة

ساعات. 15

أما عن الطريقة املتبعة للحصول على العينات املراد دراستها جندها ملخصة يف املخطط التايل

63

المواد األولية

روسةطريقة تحضير المادة المد.II5. الشكل

ساعة 15سحق لمدة ساعة 15سحق لمدة

800كلسنة المسحوق عند درجة لمدة ساعتین

تحضیر المادة المدروسة

كوارتز % 12.5،صودي % فلدسبات12.5بوتاسي و فلدسبات% 12.5%25 ،% كوارتز العوانة 12.5بن عزوز و DD2 ، 25 %2T K

و كوارتز بن عزوز DD2الكاوالن 2Tالكاوالن العوانة K

التجفیف

القولبة

الكبس وحید المحور

التلبید الطبیعي عند درجات حرارة مختلفة

دراسة الخصائص الفیزیائیة

التشكیل

تحضیر

المسحوق

التلبید

فلدسبات بوتاسي وصودي

عن طریق السحق ساعة 15مجانسة لمدة األلومین المیكانیكي باستعمال كریات

64

مث ساعتني. ملدة C°200 احلرارة درجة عند املسحوقة املادة جتفيف يتم السحق، من االنتهاء بعد

دون تطبيقها أمكن اليت القيمة وهي MPa 150 ـ:ب املقدر الضغط بتطبيق و ميكانيكية ضاغطة باستعمال

متحرك قسم من متكون قالب بواسطة الصلبة احلالة يف العينات بتشكيل قمنا حيث تشققات أي حدوث

.mm2 إىل 1 بني ما يرتاوح مسكها و mm13 قطرها مقولبة عينة إخراج أجل من رفعه يتم

.min/C°5 :ـب تقدر تسخني بسرعة خمتلفة رارةح درجات عند العينات تلبيد مت األخري يف و

65

الثالث الفصل

النتائج و مناقشتها

66

-III.1مقدمة.

ىل دراسة إنا ألجف، انطالقا من مواد أولية حملية خالل هذا البحث حاولنا حتضري البورسالنمن

بإضافة أكسيد األلومني،قمنا و يف حماولة منا لتحسني خصائصه له، و امليكانيكية اخلصائص العزلية

احلصول عليها خالل الدراسة التجريبية مع مناقشة هلذه النتائج.فيما يلي عرض للنتائج اليت مت و

III..2دراسة المادة المحضرة بدون إضافة

.1.2.III الحجميةتلة تأثير ضغط الكبس على الك

ضغط الكبس.بداللة للعينات المدروسة الحجمية الكتلة تغير III.1الشكل.

و احلجمية، مت كبس العينات يف ضغوط خمتلفة تلةالكبس على الكمن اجل دراسة تأثري ضغط

احلجمية للعينات امللبدة عند تلةالك ميثل تغريات) III.1الشكل(. و MPa - 75 225حمصورة يف جمال

60 80 100 120 140 160 180 200 220 2402,20

2,25

2,30

2,35

2,40

2,45

2,50

(g/c

m3 ة (

یھر

ظا ال

یةجم

لحة ا

تلالك

(MPa) ــس ــغط الكب ض

67

C°1200 بداللة ضغط الكبس.

أعلى قيمة إىل تصل حىت احلجمية تتزايد بزيادة ضغط الكبس تلةأن الك نالحظ ) III.1( الشكل من

مث تعود وتتناقص من اجل ضغط كبس ، MP150 من أجل ضغط كبس و هذا g/cm³2.48تقذر ب: هلا

.24 كما هو مبني يف الشكل اكرب

III.2.2 .الكتلة الحجمية الظاهرية

غاية إىلC ° 1100دراسة تكثيف العينات احملضرة، مت تلبيدها عند درجات حرارة متغرية من من أجل

C°1275. والنتائج احملصل عليها مدونة يف اجلدول هلذه العينات احلجمية الكتلةساب حب بعد هذه العملية نقوم

)III .1 .(

.تغير الكثافة الحجمية بداللة درجات الحرارة.III .1الجدول

)g /cm³الكتلة احلجمية ( )°C( درجات احلرارة

1100 2.00±0.02

1125 2.08±0.02

1150 2.30±0.02

1175 2.41±0.02

1200 2.48±0.02

1225 2.46±0.02

68

خالل هذه النتائج املتحصل عليها نالحظ أن الكتلة احلجمية تتزايد مع زيادة درجة احلرارة حىت تبلغ من

املادة عند درجة احلرارة و هذا بسبب زيادة تكثيف C° 1200 عند cm3 g 2.48⧵ قيمة عظمى تقدر ب

العالية،كما يتشكل لدينا الطور السائل الذي بدوره يساعد على التلبيد بنسبة عالية ألنه يساعد على

.مما يؤدي إىل نقص يف نسبة املسامية نقل الشوائب اليت تدخل يف الفراغات البينية

و هذا رمبا يرجع إىل جات احلرارة مع زيادة در احلجمية تنقص تلةنالحظ آن الك c1225°من ابتدءا

بسبب تواجد الفلدسبات الذي يتبخر عند درجات احلرارة العالية التكوين املفرط للطور السائل،كذلك

إضافة إىل إمكانية ، دورا رئيسيا يف ختفيض الكثافة احلجمية تلعب هذه الفراغاتتاركا وراءه فراغات،

.III.2. والنتائج موضحة يف الشكل ]25[ عدم ذوبان كل جزيئات الكوارتز الكبرية

.بداللة درجات الحرارةللعينات المدروسة الحجمية الظاهرية الكتلة III.2 الشكل.

1250 2.40±0.02

1275 2.33±0.02

1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 12800,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

(g/c

m3 ة (

ــجمی

لحة ا

ــكتل

ال

(°c)حرارة جات ال در

69

III.3.2التحوالت الطورية.

و)XRD( من أجل التعرف على األطوار البلورية املتكونة أثناء التلبيد، مت استعمال انعراج األشعة السينية

هر االلكرتوين املاسح )spectra Ramanتقنية التحليل مبطيافية رامون ( . (MEB )و ا

أ ـ التحليل باستعمال األشعة السينية

.C°1200لعينات ملبدة عند ) XRD(طيف انعراج األشعة السينية III.3شكلاليوضح

الطورمع ظهور امليليت، الكريستوباليت، ،الكوارتز هي: أن أهم األطوار البلورية املتكونة يالحظ

الزجاجي.

C°1200 طيف انعراج األشعة السينية للعينات الملبدة عند.III.3 الشكل

: حسب الكثري من الباحثني، تتمثل التحوالت الطورية للبورسالن فيما يلي

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

ـتوبالیت ـ ـ ـ الكریسـت ـ المیلی

ــز الكوات

2(deg)

.ا)

(ودة

شال

70

600-550 عندتتحول الكاولينيت إىل ميتاكاوالن°C :حسب املعادلة التالية

2Al2(OH)4Si2O5 2Al2Si2O7 +4H2O

كاولينيت ميتاكاوالن

عند يبدأ الفلدسبات يف الذوبانC ° 920: ]26[

تتحول امليتاكاوالن إىل سبينال عندC°980:حسب املعادلة التالية

2Al2Si2O7 +4H2O Al4Si3O12+SiO2

ميتاكاوالن سبينال

عند درجة حرارة امليتاكاوالن تتحول إىل سبينال مع ظهور السيليكا C°1000- C ° 920.

يتحول السبينال إىل امليليت األويل عندC°1100 :حسب املعادلة التالية

Al4Si3O12 2/3[3Al2O3.2SiO2] +5/3 SiO2

سبينال ميليت كريستوباليت

: أثناء تلبيد العينات عند درجات حرارة خمتلفة، حتدث عدة حتوالت طورية تؤدي إىل

والكوارتز ليكونا الطور السائل.وبان جزئي للفلدسبات ذمع أ ـ حتلل الكاوالن،

ب ـ تكون وترسب امليليت مع تواصل الكوارتز يف التحلل يف الطور السائل و هذا يف غياب

الفلدسبات.

يتكون امليليت الثانوي عند درجة حرارةC°1200 هو ]،و33[الذي حيسن من صالدة املادة و

].30،31،32[املتبقيانبني الكاوالن و الفلدسبات التفاعل الناتج عن

جبزيئاته ذات الشكل املفصلي ناتج عن حتول الكاوالن أما امليليت الثانوي جبزيئاته امليليت األويل

71

كما ]،27[ذات الشكل املنتظم وأحادي احملور فينتج عن الفلدسبات و الكاوالن املتبقيني

امليليت األويل إىل ثانوي عن طريق التبلور تدرجييا. يتحول

األطوار البلورية املتكونة هي: نإذ

امليليت والطور الزجاجي. الكريستوباليت، الكوارتز ،

وميكن تلخيص ما سبق كما يلي :

يؤدي حتلل الكاوالن عند درجة احلرارةC°1000 تقريبا إىل ظهور الطور الالمتبلور

يت وسائل غين (امليتاكاوالن) ليتحول إىل ميليت وكوارتز الناتج عن امليتاكاوالن أو ميل

(البوتاسيوم) الناتج عن اإلليت. Kبالعنصر

هو خمطط للتحوالت الطورية احلادثة أثناء تلبيد البورسالن. III.4والشكل

.]29[ مخطط للتحوالت الطورية الحادثة أثناء تلبيد البورسالن.III.4 الشكل

72

على تواجد نوعني من امليليت: امليليت األويل ]Schuller ]28يف دراسته لبنية البورسالن أكد

وامليليت الناتج عن تبلور الطور الزجاجي، وينتج امليليت األويل عن حتلل الكاوالن وقد أكد أيضا

"Schuller" وبصورة أنه ميكن للميليت األويل الذوبان يف الطور الزجاجي السائل الغين بالكوارتز ليتحول

وهو األمر الذي ميكننا من .]28[ويف بعض احلاالت يعرقل هذا التحول تدرجيية إىل ميليت ثانوي،

تفسري ظهور الكوارتز كطور أساسي.

)Raman spectra( مطيافية رامون التحليل باستعمال ب ـ

طيافية باستعمال م c °1200و امللبدة عند . نتائج حتليل العينات املدروسة III.5ثل الشكل مي

الكريستوباليت . Crالكوارتز، Qامليليت، Mu رامون، حيث

.c1200°طيف انعراج أشعة رامون للعينات الملبدة عند .III.5.لشكل ا

cm-1965و 408، 304ة خالل حتليل العينات بواسطة مطيافية رامون نالحظ تشكل الرابط من

0 500 1000 15000

200

400

600

800

Q

Q

Mu

Mu

MuMuMuMu

MuMuMuQ

QQQMu

Cr

Q

.ا و

دةش

ال

(cm-1)ازاحة رامون

73

وكلها cm-1 1027 ،1080 ،1144 ،1430 الرابطةنالحظ و cm-1821و 742، 711رابطة أيضا ال كما منيز

.]34[متثل طور امليليت

نالحظ ، كماcm-1357 ،456 ،506 ،583املمثل بالراوبط التالية: ظهور طور الكوارتز نالحظ أيضا و

cm-1رابطة اهتزازية عند ].35[ وهي متثل أيضا 1047 و cm-1 785، و نالحظ أيضا الرابطة 633

. ]36[ الكريستوباليت طور فتوافق cm-1225 -408الرابطة أما

نالحظ أن هذه النتائج تثبت النتائج (Raman- spectra ) طيافية رامونمن خالل التحليل مب

.( XDR)احملصل عليها عن طريق التحليل باألشعة السينية

74

( MEB)المجهر االلكتروني الماسحالتحليل باستعمال ج.

هر االلكرتوين املاسح حتصلنا على النتائج املوضحة يف حتليل بعد .III6.الشكل العينات بواسطة ا

هر 6.IIIالشكل هري املاسح للبورسالن( التحليل بواسطة ا MEB image(االلكرتوين ا

.C1275° نة عندي)العج( .C 1200° عند العينة(ب) .C1150°)العينة عند أ(

(ب) (أ)

(ج)

75

هر االلكرتوين املاسح يبني لنا تشكل C1200° للعينات امللبدة عند) MEB(إن التحليل بواسطة ا

. 37ابري ممثال امليليت الثانوي شكلفهو يظهر على ، ن حتول الكاوالنعامليليت الناتج طور

نوعني خمتلفني من امليليت احيث الحظو ] ،Iqbal ]39.38و eelالعاملني هوهذا ماال حظ

الثانوي.

بيبات حب داكنة اللون مقارنة جزيئات بلورية كبرية كما نالحظ تشكل طور الكوارتز على شكل

مبحلول نقي من السليكا الزجاجي الذي هو جزء ال يتجزء من الرتكيب األويل. و املطوقةيليت امل

فيظهر بنسبة كبرية بالنسبة لألطوار البلورية، ونسبة كبرية منه ناجتة عن ذوبان أما الطور الزجاجي

. ]40[ الفلدسبات

ا مغزولة و ن حيثبصورة جلية الفراغات الناجتة بعد التلبيد (d.6. III) يوضح لناالشكل كما الحظ أ

هذه أن.كما كروي و هو الذي يؤكد حدوث استقرار للمادة احملضرة مغلقة و ذات شكل

الفراغات الكروية الشكل تنتج عادة عن حدوث توازن معني بني ضغط خبار الغازات من جهة و

من جهة أخرى.كما نالحظ أيضا أن الزيادة يف درجة حرارة التلبيد يؤدي إىل الزجاجيلزوجة الطور

.]41[زيادة يف عدد الفجوات و كرب يف أبعادها

III.4.2. نسبة المسامية

يفبداللة درجة احلرارة، والنتائج موضحة املسامية التلبيد ندرس تغري نسبةبعد القيام بعملية III. 2.اجلدول

76

c1200° بداللة درجة الحرارة عند المساميةتغير نسبة . .III.2. الجدول

1275 1250 1200 1150 1100 T(°C)

)%(المسامية 15.7 5.4 2.8 3.3 3.8

.c1200° بداللة درجة الحرارة عندتغير نسبة المسامية ..III.7الشكل

أن نسبة املسامية تتناقص مع ارتفاع درجة احلرارة حىت تأخد III.7نالحظ من الشكل

.III.2.، كما مبني يف اجلدول c°1200عند % 2.8القيمة

تكثيف املادة، حيث تبدأ نسبة الفراغات مع ارتفاع درجة احلرارة يرجع إىل اخنفاض

بارتفاع درجة احلرارة لتزداد بذلك مساحة مراكز احلبيبات يف االقرتاب مع بعضها البعض

بعدها، ]42[التالمس فيما بينها و تصبح العينة أكثر كثافة و تتناقص بذلك نسبة الفراغات

1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280

2

4

6

8

10

12

14

16

(%ة(

میسا

لمة ا

سبن

(°c)حرارة درجات ال

77

ا ترتفع مع ارتفاع درجة احلرارة و هذا بسبب خروج األخبرة الناجتة عن تبخر الطور الزجاجي نالحظ أ

.خملفة ورائها فراغات إىل أن تصل إىل احلالة املستقرة

III.2.5الخصائص العزلية .

أ ـ ثابت العازلية النسبي

مت حساب ثابت العزل النسيب للعينات من خالل العالقة التالية:

s 0ε /cd =rε

d مسك العينة : s : مساحة اللبوسني 0ε0 =12-10*8.85الفراغ حيث: ة: مسا حيε

إن النتائج احملصل عليها عند دراستنا لتغريات ثابت العزل النسيب مع درجة احلرارة للعينات امللبدة

.III.8الشكلموضحة يف و مبينة KHZ1ملدة ساعتني عند تردد قدره C° 1200عند درجة احلرارة

.ثابت العزل النسبي للعينات المدروسة بداللة درجات الحرارة .III..8الشكل

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 22010

20

30

40

r

بيس

النیة

ازلالع

ت ب

ثا

(°c)درجات الحرارة

78

تنتمي إىل ، وهيتزداد بزيادة درجة احلرارة rε قيمة ثابت العازلية النسيبنالحظ أن III..8من الشكل

ال . 35 و بارتفاع درجة احلرارة تبلغ أعلى قيمة هلا يف حدود ]25.36[ا

زاوية فقدان العازليةب ـ

زاوية فقدان العازلية مع درجة احلرارة للعينات امللبدة النتائج احملصل عليها عند دراسة تغري إن

ميثل تغري الذي III.9 موضحة يف الشكل والنتائج KHz1ساعتني عند تردد قدره ملدة c 1200° عند

درجات احلرارة. زاوية فقدان العازلية بداللة

زاوية فقدان العازلية للمادة المحضرة بداللة درجات الحرارة..III.9 الشكل

:بـ زاوية فقدان العازلية تزداد بزيادة درجات احلرارة فأدىن قيمة هلا قدرت III.9من الشكل

. 0.65: قيمة هلا قدرت بـ وأعلى0.022

79

هرية لقد بينت األحباث أن اخلصائص العزلية للمواد اخلزفية تعتمد اعتمادا كبريا على البنية اا والشوائب املتواجدة فيها ومدى جتانسها والفراغات املتضمنة هلا للمادة وأبعاد حبيبا

.]42،43[ والعيوب املمكن تواجدها

كما بينت األحباث أن تزايد ثابت العازلية واخنفاض زاوية فقدان العازلية يرجع إىل تواجد طور

و هذا بارتفاع 36ويصل إىل حدود 26.41 وهذا ما يفسر ارتفاع ثابت العازلية املقدر بـ : ]44[الكوارتز

.درجة احلرارة

نرجع ،كماود أيضا إىل تواجد الكوارتزتع 0.022بـ: و اليت تقدر قيمتها زاوية فقدان العازلية أما

إىل تواجد الطور الزجاجي الناتج عن الفلدسبات املتواجد بنسبة عالية . احملصل عليها هذه النتائج

امليليت إىل جانب طور أما زيادة زاوية فقدان العازلية مع زيادة درجات احلرارة فتعود إىل ظهور

.]44[ طور الكوارتز

.]42،45[الذي ميثل اخلصائص العزلية لعازل منوذجي III. 3اجلدولفيما يلي و

.]42،45[ الذي يمثل الخصائص العزلية لعازل نموذجي.III.3الجدول

30≤ ثابت العازلية

cm Ω 1014 ≥ المقاومية

0.001≤ زاوية فقدان العازلية

k v /mm 5.0≤ الصالبة العزلية

0.022 و 35:عليها من قيمة ثابت العازلية وزاوية فقدان العازلية واملقدرتني بـمبقارنة النتائج احملصل

80

نستطيع القول أننا حصلنا على مادة )III.3اجلدول (على التوايل خبصائص العازلية لعازل منوذجي

عازلة منوذجية بالنسبة لثابت العازلية وزاوية فقدان العازلية.

III.3تأثير اإلضافات. .1.3.IIIمين و تأثير أكسيد األل

األلومنيقمنا بإضافة أكسيد يف حماولة منا لتحسني اخلصائص امليكانيكية و العزلية ملادة البورسالن،

Al2O3للمادة احملضرة بنسب خمتلفة.

اخلصائص امليكانيكية والعزلية للبورسالن متت إضافته يفAl2O3 و لتوضيح تأثري أكسيد األلومني

وفيما يلي النتائج احملصل عليها. وزنا% 8و5بنسب خمتلفة:

ـ الكتلة الحجمية الظاهريةأ

.Al2O3 أللومني من أكسيد اوزنا % 8و 5احلجمية للعينات املضاف هلا الكتلةحساب مت

ال النتائج مت احلصول على ]1250-1175[بعد تلبيد العينات يف درجات حرارة خمتلفة ضمن ا

Al2O3% وزنا من 8و5املضاف هلا احلجمية للعينات الكتلةالذي ميثل تغري .وIII.4دونة يف اجلدولامل

بداللة درجات احلرارة.

81

بداللة Al2O3 وزنا %8و 5المضاف لها الكثافة الحجمية الظاهرية للعينات تغير .III.4الجدول

درجات الحرارة.

)g/cm³ احلجمية( الكتلة

)(°C احلرارةدرجات

نسبة

3 Al2O )%وزنا(

1175 1200 1225 1250

5 2.38± 0.02 ±2.450.02 .±2.460.02 ±2.440.02

8 2.37±0.02 2.48±0.02 2.505±0.02 2.48±0.02

بداللة Al2O3 وزنا %8و 5المضاف لها الحجمية الظاهرية للعينات تلةتغير الك . III.10الشكل

.درجات الحرارة

1170 1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 12602,0

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

(g/c

m3 ة (

ــجمی

لحة ا

لــلكت

ا

(°C) حرارة جات ال در

%0 Al2O

3 %5 Al2O3 %8 Al2O3

82

ا احلجمية تزداد تلةيالحظ أن الك III.10من الشكل بزيادة درجات احلرارة . كما نالحظ أ

% 8 من أجل g ∕cm32.51 واملقدرة بـ: c 1225°عند حيث تبلغ أعلى قيمة هلا Al2O3تزداد بزيادة نسبة

وهذا راجع إىل . g ∕cm32.46 بالكتلة احلجمية للعينات املرجعية و املقدرة ب: مقارنة Al2O3 من وزنا

ارتفاع نسبة األلومني والذي يؤدي إىل ارتفاع الكتلة احلجمية ألن الكتلة احلجمية لأللومني أكرب من

كما يرجع رمبا لنقص نسبة طور الكريستوباليت مع زيادة نسبة الكتلة احلجمية لألطوار األخرى،

Al2O3 كما أن ظهور طور الكورندوم ]50[كتلته املولية صغرية مقارنة مع األطوار األخرى لذيا،Al2O3

يزيد من قيمتها كون كتلته احلجمية مرتفعة حيث تقدر ب :g ∕cm33.98 46[ نفس درجة احلرارة[ .

III.5. احلجمية للمواد األولية موضح يف اجلدولالكتلة

.]46[ الكثافة الحجمية للمواد يمثل..III.5الجدول

الكرندوم الكريستوباليت امليليت الطور الزجاجي الكوارتز األطوار

2.65 2.27 3.16 2.33 3.98 (g/cm3)الكثافة احلجمية

التحوالت الطوريةـ ب

(DRX) السينيةالتحليل باستعمال األشعة

الكرستوباليت يالحظ أن األطوار البلورية املتشكلة هي : الكوارتز ،امليليت ، IV.11 من الشكلو املتمثل Al2O3مع الطور الزجاجي، كما نالحظ ظهور طور جديد ناتج عن اضافة أكسيد األملني

. الكرندوم يف طور

. Al2O3كما نالحظ أن طور الكريستوباليت يتناقص مع زيادة نسبة أكسيد األلومني

83

%8و 5و المضاف لها c°1200 طيف انعراج األشعة السينية للعينات الملبدة عند.III..11 الشكل

. Al2O3وزنا

الكورندوم هو طورو إىل ظهور طور جديد األملني أدى يالحظ أن إضافة أكسيد. III.11من الشكل

" Al2O3" 47أمهها [ بدوره خيضع لعدة حتوالت طورية و الذي:[

طور عند تسخني (Boehmite )Al-OHدرجة حرارة إىلc°450 يتكون لنا الطور Al2O3 .

الطور عند تسخني يف درجة حرارةc °750 يظهر لنا الطورAl2O3. الكرندوم مع طور

Al2O3 .

عند رفع درجة احلرارة إىل°c 1200 يتكون طور الكرندوم لوحدهAl2O3 .

) (RAMENرامونمطيافية لتحليل باستعمال ا

0 10 20 30 40 50 600

10

20

30

40

50

60

ــدوم الكرنـتوبالیت ـ ـ ـ ــ الكریس

ـت ــ المیلیـز ـ الكوارت

.ا)(و

ــدةلش

ا

2(deg)

%0 Al2O3 %5 Al2O3 %8 Al2O3

84

طيافية باستعمال م c °1200و امللبدة عند . نتائج حتليل العينات املدروسة III.12ثل الشكل مي

الكرندوم Coالكريستوباليت ، Crالكوارتز، Qامليليت، Mu رامون، حيث

.C 1200°بمطیافیة رامون للعینات الملبدة عند طیف تحلیل األشعة.III.12الشكل

امللبدة و Al2O3وزنا %8و5ات املضاف هلا للعينمبطيافية رامون تحليل الطيف أشعة من خالل

املرتفعة. نزاح القمم حنو الرتدداتاالحظ أنه بزيادة نسبة أكسيد األملني ن، C°1200عند

-cm و cm-1 304 ،408ة خالل حتليل العينات بواسطة مطيافية رامون نالحظ تشكل الرابط من

1965. ، 1144 ، 1080، 1027 الرابطةنالحظ و cm-1821و cm-1 711 ،742رابطة أيضا ال كما منيز

cm- 11430 34[ .وكلها متثل طور امليليت[.

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

200

400

600

800

Mu

CoCoCo

Co

Co

MuMu

MuMu

MuMuQ

QQQMuQ

Cr

ا)ا

(و.دة

شــــال

(cm-1)ازاحة رامون

%0 Al2O3 %5 Al2O3 %8 Al2O3

85

، كما cm-1 583 ، 506 ، 456 ، 357املمثل بالراوبط التالية: ظهور طور الكوارتز نالحظ أيضا و

cm-1 633نالحظ رابطة اهتزازية عند وهي متثل أيضا 1047 و cm-1 785، و نالحظ أيضا الرابطة

]35[.

. ]36[ الكريستوباليت طور فتوافق cm-1225 -408الرابطة أما

و اليت متثل cm-1 648، و أيضا الرابطة cm-1 530،560باالضافة اىل هذه الروابط ظهرت الرابطة

].48[ طور الكرندوم

تثبت (Raman spectra)احملصل عليها بواسطة التحليل مبطيافية رامون هذه النتائج إن

.(DRX ) باألشعة السينيةالنتائج احملصل عليها بالتحليل

( MEB)المجهر االلكتروني الماسحالتحليل باستعمال

هر االلكرتوين املاسح حتصلنا على النتائج املوضحة يف الشكلبعد III .13.حتليل العينات بواسطة ا

هر االلكرتوين املاسح و املضاف هلا C1200° للعينات امللبدة عند) MEB(إن التحليل بواسطة ا

طور جديد و املتمثل يف طور الكورندوم مما يبني لنا أن نسبة األلومني يبني لنا تشكل Al2O3وزنا من 5%

.)Al2O3املضاف مل يتفاعل مع األطوار املتشكلة سابقا كونه ظهر دون أي تغيري يف بنيته(

86

%5 المضاف لها للعينات) MEB image( التحليل بواسطة المجهر االلكتروني الماسحIII.. 13 الشكل

.Al2O3 وزنا من

Al2O3وزنا من % 8و 5نسبة المسامية للعينات المضاف إليها ج.

و تلبيدها يف درجات حرارة خمتلفة قمنا Al2O3مني و بعد حتضري العينات املضاف هلا أكسيد األل ا تتناقص مع ارتفاع درجة احلرارة بدراسة نسبة املسامية بداللة درجة احلرارة ،حيث نالحظ أ

من وزنا %8بالنسبة للعينات املضاف هلا c 1200°عند وزنا %1.1لتأخذ أدىن قيمة و هي Al2O3 كما مبني يف اجلدول.III.4

تغيري نسبة املسامية بداللة تغيري درجة احلرارة و نسبة األلومني املضاف .ميثل III.4.. الجدول

)c°(درجات الحرارة 1150 1200 1250

Al2O3 وزنا % 5 3.6 2.4 2.7

Al2O3 وزنا % 8 4.6 1.1 1.8

87

وزنا %8و5تغير نسبة الفراغات بداللة درجات الحرارة للعينات المضاف لها ..III.. 14الشكل

Al2O3.

بـ نالحظ أن نسبة الفراغات تتناقص باضافة أكسيد األملني لتبلغ أدىن قيمة هلا و تقدر ب .III.. 14 من الشكل

و هذا ألن أكسيد األلومني يساعد على تنشيط التلبيد كما ، Al2O3وزنا من أكسيد األلومني %8من أجل 1.1%:

سامية، يرجع السبب رمبا اىل جزيئات أن الطور الزجاجي يبدأ يف التبخر تاركا وراءه فراغات مما يزيد من نسبة امل

األلومني اليت ال تتحد مع األطوار األخرى و لدى فان جزيئاته تدخل يف الفراغات البينية مما يؤدي إىل تناقص نسبة

. املسامية

الخصائص العزليةو ـ

ثابت العازلية النسبي

مع درجات احلرارة للعينات )rε(إن النتائج احملصل عليها عند دراستنا لتغريات ثابث العزل النسيب

KHZ1ملدة ساعتني عند تردد قدره C°1200امللبدة عند درجة احلرارة و AL2O3وزنا% 8و5املضاف هلا

.III.15 .الشكل موضحة يف هيو

1140 1160 1180 1200 1220 1240 12600,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

(%ة(

امیــ

مسة ال

ــبنس

(°c)حرارة جات ال در

% 0 Al2O

3 % 5 Al2O3 % 8 Al

2O

3

88

% 8و 5المضاف لها بدون إضافة والعينات للعينات )rε(النسبيتغير ثابت العازلية .III.15 الشكل

بداللة درجات الحرارة.Al2O3على التوالي من وزنا

على % وزنا8و5للعينات املضاف هلا rεيالحظ أن تغري ثابت العازلية النسيب III.15من الشكل

rεنالحظ أن قيمة كما للعينات املرجعية، rε يتشابه مع تغري ثابت العازلية النسيب Al2O3التوايل من

وزنا من %8بالنسبة للعينات املضاف هلا 58األلومني املضافة ليأخذ القيمة أكسید تتزايد مع تزايد نسبة

Al2O3 و هي أحسن من قيمة ثابت العازلية النسيبrε للعينات املرجعية و اليت تقدر أعلى قيمت

و هذا رمبا يرجع إىل ظهور طور الكرندوم كونه الطور اجلديد الذي يظهر مع عدم وجود 35له بـ :

أي تغري يف نسبة األطوار األخرى االبتدائية

له تأثري كبري يف التحسني من إذن من خالل هذه الدراسة نستنتج أن إضافة أكسيد األلومني

.rε العازلية النسيب قيمة ثابت

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 22010

20

30

40

50

60

rبي

ــنس

الــة

زلیلعا

ت اــ

ثاب

(°c) حرارة درجات ال

%0 Al2O3 %5 Al

2O

3 % 8 Al

2O

3

89

العازليةزاوية فقدان

إن النتائج احملصل عليها عند دراستنا لتغريات زاوية فقدان العازلية مع درجات احلرارة

ملدة ساعتني عند تردد قدره C°1200 امللبدة عند درجة احلرارة و AL2O3 وزنا% 8 و 5 للعينات املضاف هلا

KHz 1 الشكل موضحة يف.

بداللة درجات Al2O3وزنا %8و5تغير زاوية فقدان العازلية للعينات المضاف لها .III.16 الشكل

.الحرارة

هلا AL2O3من وزنا % 8و 5 يالحظ أن زاوية فقدان العازلية للعينات املضاف هلا .III.16من الشكل

ا ختتلف عنها يف القيمة فأدىن قيمة هلا قدرت بـ: نفس تغري زاوية فقدان العازلية للعينات املرجعية إال أ

.0.53وأعلى قيمة هلا قدرت بـ: 0.019

90

نالحظ أنه كلما زادت نسبة أكسيد األملني نقصت نسبة زاوية فقدان العازلية حيث تقدر كما

Al2O3وزنا %8بالنسبة للعينات املضاف هلا 0.33:و أعلى قيمة هلا بـ 0.019 :أدىن قيمة هلا بـ

على اخلصائص امليكانيكية والعزلية للبورسالن، Al2O3مما سبق وبعد دراسة تأثري أكسيد األلومني

له تأثري كبري على اخلصائص العزلية للبورسالن ، % وزنا 8و5لوحظ أن إضافة أكسيد األملني بنسب :

وهي Al2O3 وزنا% 8من أجل 58واليت قدرت بـ: rεحيث حتصلنا على أعلى قيمة لثابت العازلية النسيب

.35: للعينات املرجعية اليت قدرت أعلى قيمة له بـ rεأحسن من قيمة ثابت العازلية النسيب

ني تنقص من قيمة زاوية فقدان ازلية فلوحظ أن إضافة أكسيد األلومالعلزاوية فقدان أما بالنسبة

.0.022:العازلية مقارنة بقيمة زاوية فقدان العازلية للعينات املرجعية و املقدر قيمتها بـ

ني له تأثر كبري يف اخلصائص العزلية األلوممن خالل الدراسة السابقة نستنتج أن إضافة أكسيد

.للبورسالن

ني حتصلنا على بورسالن ذات إضافة أكسيد األلومإذن من هذه النتائج نستطيع القول أنه

نسبة املسامية.خصائص عزلية جيدة كما حسنت اخلصائص الكثافة احلجمية و

من خالل هذه النتائج ميكننا القول أننا حتصلنا على مادة عازلة جيدة باملقارنة باملادة العازلة

.]49[النمودجية

91

الخالصة

قمنا خالل هذا البحث بتحضري البورسالن ثالثي املكونات اليت تتمثل يف:

.و الفلدسبات الصودي ـ الفلدسبات البوتاسي املستخرج من جبل عني بربر

.و رمل العوانة ـ الكوارتز املتمثل يف رمل بن عزوز

T2 املستخرجة من جبل الكاوالن ـ

املستخرج من جبل دباغ بقاملة. 2DD ـ الكاوالن

وزنا % 12.5،فلدسبات بوتاسي وزنا % 12.5( فلدسبات وزنا %25لقد مت هذا التحضري وفقا للرتكيبة :

وزنا% 25العوانة ) مع وزنا %12.5بن عزوز، وزنا %12.5(الكوارتز وزنا % 25و )فلدسبات صودي

قبل الكلسنة إىل للجوءا تعتمد على التحضري دون ةمتبعني طريق 2T كاوالن وزنا %25و 2DD كاوالن

استعماهلا.

وامللبدة املختارة بعض اخلصائص الفيزيائية لعينات البورسالن احملضرة وفقا للرتكيبة دراسة لقد أوضحت

m حتسن يف الكتلة احلجمية و اليت قدرت قيمتها حبوايلساعتني ملدة C1200° درجة حرارة عند

3c/g2.48 املقدرة حبوايلو للبورسالن املعتادةالكتلة احلجمية مقارنة مع قيمةm 3c/g 2.45 ، كما قدرت

العزلية فقدرت قيمة حد بعيد أما بالنسبة للخصائص وهي قيمة مقبولة إىل % 2.8بـ نسبة املسامية

و هذه النتائج مقبولة باملقارنة مع اخلصائص 0.022بـ و زاوية فقدان العازلية 35بـ ثابت العازلية النسيب

العزلية ملادة عازلة.

إضافة أكسيدبف ،للبورسالنالعزلية وامليكانيكية خلصائص يف ا األملنيكما قمنا بدراسة تأثري أكسيد

حيث نالحظ اليت حسنت يف نسبة املسامية ،حسنت خصائص للبورسالنوزنا % 8و5األملني بالنسب

92

تفتح جماالتوهذه اخلصائص امليكانيكية اجليدة % 1.1: بـ سبتهانقدرت Al2O3 وزنا % 8أنه من أجل

ا إضافية .يف تطبيقا

، حيث نالحظ أنه كلما زادت نسبة أكسيد يف اخلصائص العزليةكماكان هلا األثر الكبري يف التحسني

و 58بـ األملني زادت قيمة ثابت العازلية النسيب و زاوية فقدان العازلية حيث قدرت قيمتهما على التوايل

.و من خالل هذه النتائج ميكن القول أننا حتصلنا على مادة أكسيد األملنيوزنا %8 أجل من 0.019

.منوذجية عازلة

مفتوحا الفيزيائية يبقى اخلصائص األملني يف أكسيد إضافة تأثري ويف األخري ميكننا القول أن جمال

بإدخال إضافات أخرى.

93

المراجع:

[01] Chetat Y., thèse de Magister , Université de Constantine, Algérie, (2003).

[02] Dumora D.«Techniques de l’ingénieur» , D274-1-12 ; (1982).

[03 ] Murray H., Applied clay science .5 178-184, ( 2000).

[04] A. Jourdain, et F. Benot-Cation, " La Technologie des Produits Céramiques

Réfractaires ", Paris, pp 20-40, (1993).

[05] R. Arthar et V. Hippel, " Les Diélectriques et Leurs Applications", Ed.

Dunot, Paris, pp232-234, (1961).

[06]Aliprondi G.Matériaux réfractaires et Céramiques techniques; Edition

septima ; Paris (1979).

[07] J. A. Pask and A. P. Tomosia, J. AM. Ceram. SOC., 74(10), pp 2367-73,

(1991).

[08] Hidouk B., "Etude qualitative du kaolin Tamazart et son intégration dans la fabrication

des produits céramiques entre autre" , P.4, 7, 8, 17, (2001).

[09]Baudet G. et Morio M. "Méthodes de valorisation des kaolins", (1974).

[10] Messif A., Thése de Magister , Université de Constantine, Algérie , (1996).

[11] Jouenne C.A, " Traité de céramiques et matériaux céramique minéraux",

Ed. SEPTIMA, Paris ( 1990).

[12] Remmey B., Jr, "Firing Ceramics", Ed. World Scientific Publishing Co PteLtd.

P.92-120, ( 1996).

[13] Lamayere J.,"roches et minéraux" , Doin Editeurs –paris p. 94-109, 125-132 (1986).

[14] www.accés au monde de la céramique .com /smarts.conseil/

[15] www.matweb.com

[16] Wyaret J.,"Le Silicium dans la nature " chimie minérale tome 2p. 18-70.

[17] Foughali L., thése de Magister, Université de Constantine, Algérie,( 2003).

[18] Techniques de l’ingénieur Traité Matériaux non métalliques-D274 " Matériaux

isolants céramiques en électrotechnique" Paris.

94

[19]Techniques de l’ingénieur Traité Matériaux non métalliques –A2010 et A 2011

"Céramiques à usages mécaniques et thérmomécaniques" Jean Denape Paris, (1996).

[20] Sharaoui K., thèse de Magister, Université de Constantine, Algérie,( 2008).

21 Kingery W.D., Bowen H.K. et Uhlamann D.R., " Introduction to

Ceramics",2nd Edition John Wiley and Sons, New york, (1976).

[22] Menguey C.,"Technique de l’ingénieur", Doc. D2310-1 , (1993).

23 Harabi A., thèse de Doctora, pp 210, (1990).

[24] Mezehi .F.Z., " Caractérisation physico-chimiques et Cinétique de bioactivité des

biomatériaux Hydroxyapatite et Verre bioactif 52S4 élaboré par fusion et par voie sol-gel

" , p 58, (2009).

[26] Lundin S.T.in Trans. Of IV th int. Ceram. Cong.,( Florence,Italy : Publ. Org.

Comm.)p.383, (1954).

[27] Metcalfe B. L. and Sant J. H.Trans. Br. Ceram . 74 193,( 1975).

[28] Schuller K. H. Trans. Brit. Ceram. Soc. 63 103-117, (1964).

[29] Dondi M, Raimondo M., Zanelli C., P. M. Tenorio Cavalcante, Sintering mechanisms of

porcelain stoneware tiles , Proceedings Sintering, p. 1495-1498 ,( 2003).

[30] palanivel. R, Velraj.G, FTIR and FT-Raman spectroscopic studies of fired clay artifacts

recently exacavated in Tamilnadu, india pp.501-508 , ( 2007).

[31] Araceli E. Lavat, Maria C. Grasselli, Julia E. Tasca , Phase changes of ceramic

whiteware slip-casting bodies studied by XRD and FTIR , pp. 1111–1117 , 33 (2007).

[ 32] ] Jason A. Griggsa , John C. Watahab, Anil Kishen , Effect of hydrolyzed surface

layer on the cytotoxicity and chemical resistance of a low fusing porcelain,pp. 353–358 , 19

(2003).

[ 33] LI Han-xu1, QIU Xiao-sheng2, TANG Yong-xin3, Ash melting behavior by Fourier

transform infrared spectroscopy, pp. 0245–0249, 18 (2008).

[ 34] Shoval S., Boudeulle M., Panczer G., Idetification of the thermal phase in firing of

kaolinite to mullite by using micro-Ramant spectroscopy and curve-fiting, Optical

Materials, pp. 404-409 , 34 ( 2011).

95

[ 35] Drains M., Benda L. , Bour P., Ab inition modeling of fused silica , crystal quartz , and

water Ramant spectra, chemical physics Letters, pp. 54-59 , 512 ( 2011).

[ 37] Mukhopadhyay T.K. , Ghatak S., Maiti H.S. , Effect of pyrophyllite incorporation

composition on mechanical properties and microstructure, Ceramics International, pp.

2555-2562 , 35( 2009).

[ 38] Mukhopadhyay T.K. , Ghatak S., Maiti H.S. , Effect of pyrophyllite incorporation

composition on mechanical properties and microstructure, Ceramics International, pp.

2555-2562 , 35( 2009).

[ 39] Mukhopadhyay T.K. , Ghatak S., Maiti H.S. , Effect of pyrophyllite incorporation

composition on mechanical properties and microstructure, Ceramics International, pp.

2555-2562 , 35( 2009).

[ 40] Mukhopadhyay T.K. , Ghatak S., Maiti H.S. , Effect of pyrophyllite incorporation

composition on mechanical properties and microstructure, Ceramics International, pp.

2555-2562 , 35( 2009).

[ 41] Gitouni S., thèse de Magister , Université de Constantine, Algérie, (2006).

[ 42] Lsanchez-Munoz, S.da Cava S., Pasckocimas C. A., Cerisuelo E., Longo E., Carda J.B.,

Centro Multidisciplinar de Materiais Ceramicos, S. Carlos, Brazil p.53-67 , (2001).

[ 43] Suzuki H., Saito H. et Hayachi T., J. of the European.Ceram. Soc. P.365 -371, (1992).

[ 44] ] Chaudhuri S. P., Sarkar P., Chakraborty A. K., Ceram, Int. 25 p.91-99, (1999).

[ 45] ] Buchanan R.C., Ceramic Materials for Electrinics – Processing, Properties , and

Applications , Marcel Dekker, New York p. 1-71, (1986).

[ 46] Liemens J. , Alumina porcelain for High-Voltage Insulators, American Ceramic Society

Bulletin, pp. 37-42 .( 2001).

[ 47]Wellse A.F. , Structural Inorganic Chemistry, 553, 5 thed Clarendonpess -Onfored,

1984.

[ 49] S.-M. Lee, S.-K. Kim, J.W. Yoo, H.-T. Kim, Crystallization behavior and mechanical

properties of porcelain bodies containing zinc oxide additions , 1829–1834, 25 (2005).

[ 50] Kimura K., Jinnar K., G. Materials Sciences, pp. 1273-1279, 37( 2002).

96

Resumé

L’objectif de ce travail est l’étude des propriétés mécaniques et diélectriques de la

porcelaine élaborée à partir des matériaux locaux entre autres kaolin , feldespath et quartz.

La densité volumique des échantillons frittés à 1200°C durant 2 heures avec une vitesse de

chauffage de 5°C/mn , a été estimée à 2.48 g/cm3. Cette valeur se rapproche de la densité

volumique de la porcelaine conventionnelle qui est égale à 2.45 g/cm3 .

Pour étudier le comportement mécanique des échantillons qui sont élaborés et frittés à

1200°C, la mesure de la valeur moyenne de la porosité a été estimée 2.8%.

L’étude des propriétés diélectriques des échantillons frittés à 1200°C a donné les valeurs

suivantes pour la constante diélectrique et l’angle de perte : 35 et 0.022 respectivement,

pour 1 khz . En prenant en compte ces deux valeurs, on peu peut –être confirmer que nous

avons élaboré une matière isolante modèle.

Pour améliorer les propriétés mécaniques et diélectriques de porcelaines, nous avons ajouté

oxyde de Alumine.

L’ajout d’oxyde de Alumine améliore les propriétés mécaniques de la porcelaine; nous

avons eu une porosité estimation à: 1.1% pour 8 Al2O3, une bonne valeur par rapport aux

échantillons de références.

l’adition de l’oxyde de Alumine a amélioré les propriétés mécaniques du porcelaine et nous

sommes arrivés à des propriétés mécaniques importantes, comme il a également améliorer

les caractéristiques diélectriques, nous avons obtenu un permittivité diélectrique relatif et

une perte diélectrique estimé de : 58 et 0.019, respectivement.

Ces valeurs ont permis de dire que nous avons un matériau isolant typique, et ses

meilleures propriétés mécaniques permettent d’ouvrir d’autres domaines dans son

application.

Mots clés : Porcelaine ; Kaolin ; Feldspath ; Quartz ; oxyde de Alumine ; propriétés

diélectriques.

97

ABSTRACT

The purpose of this work is to prepare the triaxial porcelain from native raw materials such

as kaolin, feldspar and quartz. The densification behavior indicated that the samples sintered

at 1200°C for 2 h with a treating and cooling rates of about 5°C/min, have a bulk density of

about 2.48 g/cm3. This value is in a good agreement with that of conventional porcelain

(2.45 g/cm3 ).

DRX shows that the main phases are: quartz, mullite, cristobalite and amorphous phase.

These results were confirmed by Raman spectroscopy. Another interesting porcelain

characteristic is its physical properties such as density and porosity. It was observed that the

materials which prepared by the analytical method and sintered at 1200°C during 2 h

showed an increasing in their intensity which increases from 2.45 g∕cm3 to 2.48 g∕cm3. The

porosity was also estimated to about 2.8%. Moreover, the effect of alumina in dielectric

properties of porcelain has been studied. It was observed that the addition of 5 and 8 wt%

alumina improve of porcelain which also improve the density, their ratio was esteemed

1.1% for 8 wt% Al2O3.

Subsequently, the dielectric constant and dielectric loss (tg) of porcelain samples sintered

at 1200°C were about 35 and 0. 022, respectively. These values mean that it is good

insulator porcelain.

In order to improve dielectric properties, alumina has been added. The dielectric constant

and tg values, for samples containing 8 wt% Al2O3, were 58 and 0.019, respectively.

Keywords: Porcelain; Kaolin; Feldspar; Quartz ; Alumina; Dielectric properties.

98

الملخص

یتناول ھذا البحث دراسة بعض خصائص البورسالن المحضرة انطالقا من مواد محلیة

وھي: الفلدسبات والكاوالن والكوارتز.

لمدة ساعتین بحوالي:C°1200 ة للعینات المحضرة والملبدة عند لقد قدرت الكتلة الحجمی

cm3/g 2.48 تقارب قیمة الكتلة الحجمیة المتعارف علیھا للبورسالن والمقدرة بـ:وھي قیمة

cm3/g 2.45.

و ،)Raman( رامون ومطیافیة )،DRX( وقد تم استعمال تقنیتي: حیود األشعة السینیة

للكشف عن األطوار البلوریة المتكونة أثناء التلبید عند )MEB( المجھر االلكتروني الماسح

c°1200 . والتي تمثلت أساسا في: الكوارتز و المیلیت و الكریستوبالیت والطور الزجاجي

وفي محاولة منا إلعطاء فكرة وجیزة عن عازلیة البورسالن المحضر قمنا بدراسة

حیث كانت KHz1 من أجل C°1200تغیرات ثابت العازلیة النسبي مع الحرارة للعینات الملبدة عند

0.022في حین بلغت قیمة زاویة فقدان العازلیة عند نفس درجة الحرارة 35 ودفي حد ھاقیمت

عازلة نموذجیة. ولتحسین مادة وھاتین القیمتین أمكنتنا من القول أننا ربما حصلنا على

تحصلنا على خصائص إضافتھ فب. األلومین الخصائص للبورسالن قمنا بإضافة أكسید

من أجل %1.1 قدرت بـ: نسبة مسامیة صغیرة میكانیكیة عالیة للبورسالن ، فحصلنا على

كما عملت على تحسین وھي قیمة جیدة بالمقارنة مع العینات المرجعیة . Al2O3وزنا 8%

قیمتھما بـ:الخصائص العزلیة فحصلنا على ثابت عازلیة نسبي وزاویة فقدان عازلیة قدرت

.التوالي، وھاتین القیمتین سمحتا لنا بالقول أننا حصلنا على مادة عازلة نموذجیة على 0.019و58

البورسالن، الكاوالن، الفلدسبات، الكوارتز، أكسید األلمین، الخصائص : لكلمات المفتاحیةا العزلیة .