PPKBSM, Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan dan Sumber Mineral

English

Repository@USM

UNIVERSITI SAI NS MALAYSIAFirst Semester ExaminationAcademic Session 200A20A9November 2008EBB 44314 - Technical CeramicsfSeramik Teknikal]Duration : 3 hours[Masa : 3 jam]Please ensure that this examination paper contains SEVEN prinled pages before youbegin the bxamination.fSila pastikan bahawa kertas peperiksaan ini mengandungi TUJUH muka surat yangbercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.lThis paper contains SEVEN questions. TWO questions in PART A, THREEquestions in PART B and TWO questions in PART C.[Kertas soalan ini mengandungi TUJUH soalan. DUA soalan di BAHAGIAN A, TIGAsoalan di BAHAGIAN B dan DUA soalan di BAHAGIAN C.llnstructions: Answer FIVE questions. Answer ONE question from PART A, ONEquestion from PART B, ONE question from PART C and TWO questions from anysections. lf a candidate answers more than five questions, only the first five answerswill be examined and awarded marks.tArahan:. Jawab LhMA soalan. Jawab SATU soalan dari BAHAGTAN A, SATttsoalan dari BAHAGIAN B, SATU soalan dari BAHAGIAN C dan DUA soalan darimana-mana bahagian. Jika calon menjawab lebih daripada lima soalan hanya limasoalan pertama mengikut susunan dalam skip jawapan akan diberi markah.lAnswer to any question must start on a new page.[Mulakan jawapan anda untuk setiap soalan pada muka surat yang baru.]You may answer a question either in Bahasa Malaysia or in English.[Anda dibenarkan menjawab soalan sama ada dalam Bahasa Malaysia atau BahasaInggeris.l...2t-IEBB 4431-2-PART ABA}IAGIAN AlaI1. Briefly describe 2 (TWO) process in synthesizing of zirconia (ZrO) powder.Dengan ringkas, terangkan 2 (DUA) proses mensintesis serbuk zirkonia (ZrO).(20 marks/markah\lbl In transformation toughening mechanism of a partially stabilized zirconia(PSZ), there are zones called the 'frontal zone' and 'wake' being formed.Discuss the effects of these two zones on the fracture toughness of PSZ.Di dalam mekanisme pengliatan jelmaan zirkonia separa stabil (PSZ), terdapat zon-zon dikenali sebagai "zon depan" dan "wake" terbentuk. Bincangkan kesan kedua-dua zon tersebut terhadap keliatan patah PSZ.(40 marks/markah)[c] Hydroxyapatite HA is a known bioceramics, well accepted as biocompatible,bioactive and non-toxic. However, it is also known that it has low fracturestrength and low toughness, thus restricting it to non-loading application.Many attempts by researchers have been made to improve the mechanicalproperties of HA. One of the approaches is the reinforcement of HA withPSZ. Discuss this approach, relating to choice of materials, phase formationand effect on mechanical properties.Hidroksiapatit IIA adalah bahan bioseramik yang telah diterima sebagai bioserasi,bioaktif dan tqk-tol6ik. Walau bagaimanapun, ianya juga mempunyai kekuatanpatoh dan keliatan patah yong rendah, dan dengan itu menghadkannya padakegunaan tanpa-beban. Banyak cubaan oleh penyelidik-penyelidik telah dilakukanuntuk meninglatkan sifat mekanik HA. Salah satu pendekstan ialah diperkuatkan HAdengan PSZ. Bincangknn pendekatan ini, dengan mempertimbangkan pilihan bahon,pembentukanfaso dan kesan terhadap sifat mekanik.(40 marks/rnarkah)...3t--3-2. [a] Discuss the 4-point bend test and the ringfracture strength of a ceramic specimen.advantages and disadvantages of both tests.Bincangkan ujian patah 4-titik dan ujian letusanpatah spesimen seramik. Perbincangan haruske kur an gan ke dua-dua uj i an.IEBB 443jbursting test in determining theDiscussion should also includecincin dalam penentuan kekuatanjuga merangkumi kelebihan dan(40 marks/markah)porosity and inclusions (with different Young's Modulusthermal expansion) on the mechanical properties oftbl Discuss the effect ofand coeffiecient ofceramics.lclBincangkan kesan keliangan dan kemasukan bendasing (yang mempunyai ModulusYoung dan koefisien pengembangan terma yang berbeza) terhadap sifat meknnikseramik.(40 marks/markah)Briefly explain tape casting in the forming of thin sheet alumina substrate.Dengan ringkas, terangkan penuangan pita untuk hasilkan substrate nipis alumina.(20 marks/markah)...4t-PART BBAHAGIAN BIEBB 4431-4-Clay is typically the main raw material to prepare conventional ceramics but isnot suitable for electroceramics. Why and give a brief explanation.Tanah liat merupaknn bahan mentah utama bagi pembuatan seramik konvensionaltetapi tidak sesuai untuk penyediaan elehroseramik. Mengapc dan jelaskan secararingkas.(20 marks/markah)ZnO) work as a varistor toDiscuss this topic based onlalJ.tbI How does the electroceramic material (such asprotect a device from high-voltage transients?microstructure and circuit structures.lcIBagaimana bahan electroseramik (seperti ZnO) boleh melindungi peranti daripadaperubahan voltan tinggi? Bincangkan topik ini berasaskan mikrostruktur dansusunan litar.(30 marks/markah)Suppose you are given a dielectric material with very high dielectric constantvalue (high-k) and also high dielectric loss for electronic device application.Discuss the advantages and disadvantages of this material if used tofabricate an electronic component. How can these disadvantages beminimised?Sekiranya anda diberikan suotu bahan dielektrik dengan nilai pemalar dielektrikyang sangot tinggi dan juga lesapan dielekirik yang tinggi untuk kegunaan perantielehronik Bincangkan kelebihan dan kekurangon bahan ini apabila digtmakanuntuk menghasilkon komponen elektronik. Bagaimana meminimumkan kekurangantersebut?(30 marks/marknh)...5t-ldl-5-The piezoelectric and ferroelectric effect only occurunique crystal structure called noncentrosymmetric.centrosymmetric crystals have no piezoelectricity?IEBB 4431in material that posses aExplain briefly why theKesan piezoelektrik dan ferroelektrik hanya wujud pada bahan yang mempunyaistruktur hablur khas iaitu tak simetri pusat. Jelaskan secera ringkas mengapa bahansimetri pusat tidak menunjukkan sifat piezoelehrik.(20 marks/markah)A hysteresis, loop is formed when an electric or magnetic field is applied to aferroelectric or magnetic material. why does hysteresis occur? Explainbriefly and draw a typical hysteresis loop for ferroelectric and magneticmaterials, respectively. Discussion should be focused on domain movement,spontaneous polarization, remanent polarization, and coercive field.Gelung histeresis terbentuk apabila medan elektrik atau medan magnet dikenakan keatas bahan ferroelektrik atau magnetik. Mengapa histerisis wujud? Jelaskon secararlnqkas dan lukis masing-masing contoh gelung histerisis bagi bahan fenoelektrikdan magnetik. Perbincangan sepatunya ditekankan kepada pergerakan domain,pengutupan tepu, pengutupan boki, dan medan paksa.(40 marks/markah)Among the magnetic ceramics, ferrites are the predominant class. Why?Propose a ferrite material composition and explain the preparation method ofthis material.Di qntora seramik msgnetik, feruit adalah yang paling dominant. Mengapa?Cadangkan satu komposisi bahanferit dan jelaskan knedah penyediaannya.(40 marks/zarkah)lal4.tbl...6/-lcl-6-Alumina is one of ceramic compounds. ls it possible to makesuperconductor material? Explain briefly.Alumina adalah salah satu bahan seramik. Adakah mungkins eb agai b ahan superkonduktor? Jel askan s e cara ringkas.IEBB 4431alumina as amenjadikan alumina(20 marks/markah)5. [a] Suppose you are assigned to prepare and characterize a high dielectricconstant ceramic material via solid state reaction technique. Choose onlyone of three materials of BaTiOg (BT), PbTiO3 (PT), CaCusTiqOl2 (CCTO).Explain briefly the preparation steps and characterization procedures fromstarting materials preparation to final product.Andaikan onda diminto untuk menyediakan dan mencirikan bahan seramikberpemalar dieleknik finggi melalui knedah tindak balas pepejal. Pilih satu sahajadaripada tiga bahan berikut ini BaTiOj (BT), PbTiO3 @T), CaCujTiaOl2 (CCTO).Huraikan secara ringkas langkah-langkah penyediaan dan pencirian daripada bahanmentah sehingga produk akhir.(50 marks/markah)Ib] Design a non-volatile memory device using ferroelectric material (FeRAM).The design should include the selection of suitable material, device structuresand fabrication process.Rekabentuk sebuah peranti memori menggunakan bahan ferroelektrik (FeMI[).Rekabentuk sepatutnya meliputi pemilihan bahan yang sesuai, struktur peranti danproses fabrikasi.(50 marks/markah)...7t-[EBB 443]Describe the stages in solid state sintering and liquid-phase sintering, andhighlight the difference with the aid of diagram.Huraikan denganjelas tahap-tahap yang terlibat dalam pensinteran keadaan pepejaldan tahap-tahap pensinteran fasa cecair, nycttakan perbezaannya dengan bantuangambarajah.(60 marks/markah)There are several advantages in liquid phase sintering compared to solidstate sintering. However, ceramic product produced by solid state sinteringmay have superior properties compared to ceramic product produced byliquid-phase sintering. Discuss it.Pesinteran fasa cecair mempunyai beberapa kelebihan berbanding persinterankeadaan pepeial, namun produk seramik yang dihasilkan melalui persinterankeadaan pepejal berkemungkinan mempunyai sifat-sifut yang lebih baik. Huraikan.(40 marks/markah)-7PART CBAHAGIAN Clal6.Ibl7. Discuss the following topics. Give an example if necessary.(i) Significant use of refractory in iron and steel industry(ii) Differences between acid and base refractory(iii) Advanced refractoryBincangkan tajuk+ajuk berikut. Berikan contoh sekiranya perlu.(, Kepentingan penggunaan refraktori dalam industri besi dan keluli(it) Perbezaan antara Refraktori asid dan bes(ii, Refraktori termaju(100 markslmarkah)- ooooooo -

EBB443-4 - TECHNICAL CERAMICS - NOVEMBER 2008.

http://eprints.usm.my/18652/1/EBB443-4_-_TECHNICAL_CERAMICS_-_NOVEMBER_2008.pdf

EBB443-4 - TECHNICAL CERAMICS - NOVEMBER 2008.

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository@USM