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7/29/2019 thesis3c
1/8
Research andTh esis w r it in g3 . Th esi s st r u c tu re g u id e li nes
3 c . Sa m p le M e t h o d s se ct i o n f r o m B io l o g y ,En g in e er in g & Ed u c at io n
M e t h o d s se ct i o n f r o m B io l o g y
U n i v e r s i t y o fW o l l o n g o n g
T h i s st u d y w a s c o n d u c t e d a t W a r at a h C r e e k
(3701 S , 14923 E ) , i n the Coo langab ra S ta te
Fo r e st , a p p r o x i m a t e ly 2 0 k m so u t h e a st o f B o m b a l a ,
New S ou th Wa les ( see F ig .2 -1 . ) . T he s tudy a rea
con ta ined si x spec ies o f euca lyp t (E uca lyp tus rad ia ta ,E. v im ina l is , E. fast ig a ta , E . ob l iq ua, E . ova ta , E .
cype l loca rpa ) . S ee Chap te rs 6 and 7 and K avanagh
( 1 9 8 4 ) f o r f u r t h e r d e t a i ls.
T h i r t e en f i e ld t r i p s w e r e c o n d u c t e d a t t h e f o l lo w i n g
t i m e s: - 9 - 1 8 Ja n u a r y, 2 - 1 2 A p r i l , 1 3 - 1 8 M a y, 2 2
Jun e - 1 Ju ly , 30 A u gu st - 3 S ep t em be r , 28 O c tob e r
N o v e m b e r , 3 - 9 D e c e m b e r 1 9 8 4 ; 2 - 8 Fe b r u a r y,
1 5 - 2 4 A p r i l , 8 - 1 4 Ju l y, 2 - 8 S ep t e m b e r 1 9 8 5 ; 5 - 1 7
Janua ry an d 2 3 Jun e - 5 Ju ly 19 86 . Du r ing each f ie ld
t r i p , g l i d e r s w e r e t r a p p e d a n d e a r- t a g g e d w i t h
co lou red re f lec t i ve tape (see Chap te r 6 ) to asce r ta in
t h e n u m b e r o f y e ll o w - b e l li e d g l i d e r s i n t h e st u d yarea.
Ye l lo w - b e l li e d g l i d e r s w e r e lo c a t e d w i t h a 1 2 V 1 0 0 W
spo t l i gh t . I n i t i a l l o ca t ion was g rea t l y fac i l i t a ted by
t h e i r ex t r a o r d i n a r y v o c a l b e h a v i o u r ( K av a n a g h &
Roh an -Jon es, 198 2 ) . A f te r l o ca t ing a g l ide r , i t w as
f o l l o w e d f o r a s l o n g a s p o ssi b l e ( u p t o 3 h r i n 1 9 8 4
b u t o f t e n f o r a n e n t i re n i g h t i n 1 9 8 5 a n d 1 9 8 6 ; se e
C h a p t e r 4 ) a n d o b se r ve d w i t h a 5 5 W r ed s p o t l ig h t
and a pa i r o f b inocu la rs . A l l f eed ing ac t i v i t i e s we re
t i m e d t o t h e n e ar est 1 / 2 m i n a n d r e co r d e d o n t a p e .
O b s er v a t i o n s c o m m e n c e d a t d u s k ( w h e n t h e g l i d e r s
l e ft t h e i r d e n s) a n d c o n t i n u e d u n t i l a p p r o x i m a t e ly0 3 0 0 h u n l e ss f o l l o w e d f o r a n e n t i r e n i g h t . D u r i n g
e a ch f i e ld t r i p e x c e p t D e c em b e r 1 9 8 4 , a t l ea st o n e
o b s er v at i o n p e r i o d w a s c o n d u c t e d t h r o u g h o u t t h e
n i g h t .
2 . 2 . 1 . F e e d i n g B e h a v i o u r
A t o t a l o f 1 2 2 . 4 h r w a s sp e n t o b se r v in g f e ed i n g
b y y e ll o w - b e l li e d g l i d e r s. T h e f o l l o w i n g f e ed i n g
b e h a v i o u r s w e r e i d e n t i f i ed o n t h e b a si s o f t h e
sp o t l i g h t i n g o b se r v at i o n s . D a y t i m e o b s er v a t i o n s
o f t h e su b s t r a t e at w h i c h g l i d e rs w e r e o b se r v ed
f o r ag i n g w e re m a d e in o r d e r t o c o n f i r m t h e i d e n t it yo f t h e f o o d t y p e s b e i n g i n g e st e d .
E uca lyp t sap feed ing : - g l i de rs we re obse rved
c l in g i n g t o t h e t r u n k s o f e u c a l yp t s a n d l i c k in g a t
t h e V - sh a p e d i n c i si o n s t h e y h a d m a d e i n t o t h e
w h e r e t h e st u d y w a sc a r r i e d o u t
charac te r i s t i c s
o f s t u d y a r e a
w h e n t h e s t u d yw a s c a r r ie d o u t
g e n e r a l d e t a i l s a b o u th o w t h e st u d y w a sc a r r i e d o u t
Th is i s t h e f i r st o f tw ose c t i o n s t h a t p r o v i d espec i f i c de ta i l s abouth o w t h e st u d y w a sc a r r ie d o u t . N o t i c e t h a tt h e f o o d t y p e s r e f er r e dt o i n t h i s se c t i o n r e l at eto the foodtypes ident i f iedi n t h e i n t r o d u c t i o nsec t ion o f t he t hes is .
T h i s a n d t h e f o l l o w i n gp a r a g r a p h s p r o v i d e
d e t a i l s a b o u t t h e s p e c i fi cm e t h o d o l o g y u se d t oo b se r v e g l i d e r s f e e d i n gf r o m e a c h fo o d t y p e :sa p , h o n e y d e w , m a n n a ,n e c t a r & a r t h r o p o d s .
1 . Re se a rc h m o d e lsan d m e th o d s
2 . D e v e lo p i n g ar e se a rc h p r o p o s al
3 . T he sis St ruc turegu ide l ine s
1 .
2 .
3 .
L e a r n i n g o b j e c t i v e s
T h i s m o d u l e w i ll h e lp y o u t o :
l ea r n a b o u t v a r io u s re se a rc h m o d e ls.
p r e p a r e a r e se ar c h p r o p o sa l.
st r u c t u r e y o u r t h e si s a n d i t s
c h a p t e r s .
w r it e c o n v i n c in g l y o f y o u r r e se ar ch
o u t c o m e s a n d i m p l ic at i o n s
4 . T h e si s w r i t in ga n d p e r su a si o n
4 .
3 b . Sa m p l e In t r o d u c t i o nf r o m En g i n e e ri n g , B i o lo g y& Ed u c at io n
3a . Sam p le A bs t rac t f romEn g i n e e ri n g & B io l o g y
3 f . Sa m p l e C o n c l u si o n f r o mEn g i n e e ri n g & Ed u c a t io n
3 c . Sa m p l e M e t h o d s se c t i o nf r o m B io l o g y , En g i n e e ri n g& Ed u c at io n
3d . S am p le Resu l t s sec t ionf r o m B io l o g y & Ed u c a t io n
3e . S amp le D iscussion sec t ionf r o m B io l o g y
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7/29/2019 thesis3c
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M e t h o d s ch a p t e r f r o m En g in e e r in g
2S e lf d i r e c t e d l ea rn i n g re s o u rc e , Le a rn i n g R e so u rc e C e n t re L e a rn i n g D e v e l o p m e n t U n i v e rs it y o f Wo l l o n g o n g 2 0 0 1L
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ba rk . L i ck ing was in te rspe rsed w i th re la t i ve ly sho r t bou ts o f
b a r k g o u g i n g t o e x t e n d t h e i n c isi o n s o r c re a t e n e w o n e s .
H o n e y d e w f e e d i n g : - g l i d e r s w e r e p r e su m e d t o b e
h a r v est i n g h o n e y d e w w h e n e n g a g e d i n b r a n c h a n d l ea f-
l ic k i n g a c t i v i t i es ( Sm i t h 1 9 8 2 a ) . H o n e y d e w i s t h e su b st a n c e
exc re ted by sap -suck ing insec ts and , as found in the s tudy
b y S m i t h ( 1 9 8 2 a ) , w a s p r o d u c e d a t B o m b a l a b y c o v e rl e ss
psy l l i d s concea led unde r the ba rk o f euca lyp ts and by sca le
insec ts p resen t o n t he sm a l le r b ran ches and leaves o feuca lyp ts . Sca le insec ts we re c lea r l y seen w i th b in ocu la rs
and we re p resen t on the leaves occas iona l l y d i sca rded by
g l ide rs when lea f - l i c k ing . T rees con ta in ing psy l l i d s we re
u n c o m m o n a n d c o u l d b e d i st i n g u i sh e d b y t h e b l a ck en i n g
o f t h e b r an c h e s ( o w i n g t o a m o u l d g r o w i n g o n t h e b a rk )
u n d e r w h i c h t h e p sy l li d s w e r e li v in g . O n e b l a ck e n e d
b r a n c h c o l l ec t e d f r o m a E. c y p c l l o c a rp a r e g u l ar l y u se d f o r
b r a n c h - l i c ki n g s h o w e d t h a t t h e se in s ec t s w e r e c o m m o n
u n d e r t h e b a r k .
(methods sect ion cont inues wi th
speci f ic methods for each foodtype)
sap
h o n e y d e w
2 . 8 Su m m a r y
T h e a im s o f t h i s p r o j e c t w e r e t o d e v e l o p a si m p l e ,
r e p r o d u c i b le m e t h o d f o r t h e m i cr o w a v e si n t e r in g
o f t w o d i f fe r en t y t t r i a -z ir c o n i a c e ra m i c s, a n d t o t h e n
u n d e r t a k e a s yst e m a t i c co m p a r i so n o f t h e
m i cr o st r u c t u r a l d e v e lo p m e n t o f t h e s e c e r am i cs d u r in g
m i cr o w a v e a n d c o n v e n t i o n a l h e a t i n g u s in g i d e n t i c a l
th e rm a l p ro f i l e s. T he tw o m a te r ia ls se lec ted fo r stu dy ,3 a n d 8 m o l % y t t r i a zi r co n i a , w e r e c h o s en b e c au s e
a lt h o u g h c h e m i c al ly s im i l ar , t h e y d i f f e r g r e a t ly i n v a c an c y
c o n c e n t r a t i o n , a n d i n d e n s i f i c a t i o n a n d g r a i n g r o w t h
b e h a v i o u r . I n t h e l i g h t o f t h e p r o p o se d m e c h a n i sm s f o r
t h e c o n v e r si o n o f m i c r o w a v e e n e rg y t o h e a t , a n d t h e
r e p o r t e d b e n e f it s o f m i c r o w a v e si n t e r i n g , i t w a s
c o n s id e r e d t h a t t h e se t w o m a t e r ia l s w o u l d p r o v i d e a
g o o d i n d i c a t o r o f t h e v a li d i t y o f s o m e o f t h e s e c l ai m s.
Th e e f f e ct s o f h e a t i n g r a t e a n d y t t r i a co n t e n t w e r e
st u d i e d d u r i n g c o n st a n t r a t e h e a t i n g . I so t h e r m a l
a g e in g e x p e r im e n t s w e r e a lso p e r f o r m e d .
C h a p t e r 3 :
3 .1 D e v elo p m e n t o f th e M icr o w a veSi n t e r in g M e t h o d
3 . 1 . 1 M i cr o w a v e Eq u i p m e n t
A l l t h e i n i t i a l ex p e r im e n t a l si n t e r i n g w o r k w a s p e r f o r m e d
i n a c o m m e r ci al Sh a r p m i c r o w a v e o v e n , m o d e l R 2 3 7 0 .
T h i s i s a 1 3 0 0 w a t t , 2 .4 5 G H z m u l t im o d e c h a m b e r w i t h
a m o d e st i r r er. T h e t r u e p o w e r l ev e l c o u l d n o t b e a lt e r e d ,
b u t a c h a n g e i n t h e l e v el o f p o w e r in p u t o v e r a p e r i o d o f
t i m e c o u l d b e a ch i e v e d b y c h o o si n g o n e o f t h e so c a l le d
6 6 p o w e r le v el s f r o m t h e c o n t r o l p a n e l s. T h e se c au se
t h e m a g n e t r o n t o o p e r at e i n t e r m i t t e n t l y, so t h a t a 7 0 %
p o w e r le v el , fo r e x a m p l e , ac t u a l ly m e a n s t h a t t h e
Th is f i na l sec t ion o fc h a p t e r t w o ( t h e l itr e v i ew ) p r o v i d e s a no v e r v ie w o f t h est u d y / e x p e r im e n tu n d e r t ak e n i n t h i sresearch. This is anecessary p re requ is i t et o t h e p r e se n t a t io n o f
a m e t h o d s se c t i o n .N o t i c e t h e c l ea rr e f e re n c e t o t h e s er e se a r ch a i m s ( t e r m si n b o l d ) i n t h em e t h o d s s ec t i o n .
T h i s c h a p t e r c o u l d b e g i nw i t h a n i n t r o d u c t i o n .I n t r o d u c i n g t h e f o l lo w i n gse c t i o n s o n ' d e v e l o p m e n to f t h e m i c r o w a v em e t h o d ' , 'c o n v e n t i o n a ls in t e r ing , ' , 'm ater ia l s andsa m p l e p r e p a r a t io n '' d e si g n o f k e ye x p e r i m e n t s ' a n d' p r o p e r t y m e a su r e m e n t 'w o u l d h a v e m a d e t h i sc h a p t e r e a si e r t o r e a d .
Th is sec t ion (3 .1 ) de t a i l st h e d e v e lo p m e n t o f a
si m p l e , r e p r o d u c i b l em e t h o d f o r m i c ro w a ves i n t e r i n g .
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3S e lf d i r e c t e d l ea rn i n g re s o u rc e , Le a rn i n g R e so u rc e C e n t re L e a rn i n g D e v e l o p m e n t U n i v e rs it y o f Wo l l o n g o n g 2 0 0 1L
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sa m p l e s w e r e ex p o se d t o b r i e f p e r i o d s o f f u l l p o w e r,
i n t e r sp e r se d w i t h p e r i o d s w h e n t h e m a g n e t r o n w a s o f f .
T hese on -o f f c yc les fo r the va r ious powe r leve l se t t i ngs
a re l i s ted in the tab le be low (T ab le 1 ) .
Ta b l e 1 : Po w e r C y c l es f o r Sh a r p 1 . 3 k W M i c r o w a v e O v e n
A l t h o u g h i t w a s f o u n d t o b e p o s si b l e t o a c h i ev e h i g h
d e n s it y u si n g t h i s o v e n , t h e c y c l i c o p e r a t io n o f i t s
m a g n e t r o n c a u se d a n u m b e r o f p r o b l e m s. Fi r st l y, i t
m e an t t h a t t h e sa m p l e s w e r e su b j e c t e d t o i n t e r m i t t e n t
h e a t i n g a n d c o o l i n g c y c l e s o v e r w h i c h t h e r e w a s li t t l e
c o n t r o l , r at h e r t h a n a st e a d y , co n t r o l l ed h e a t i n g r a t e .
Se c o n d l y , i t m a d e t e m p e r at u r e m e asu r e m e n t a n d c o n t r o l
i m p o ssi b l e , as t h e s am p l e t e m p e r a t u r e f l u c t u a t e d r a p i d l y
t h r o u g h a b r o a d r a n g e i n r e s p o n s e t o t h e c h a n g i n g
f i el d . I t w a s a lso f o u n d t h a t t h e r e w a s a p l a t e au i n t h e
t e m p e r at u r e a s a f u n c t io n o f t i m e . Th e m a x im u mt e m p e r a t u r e at t a i n a b l e w a s a f u n c t i o n o f m a t e r ia l t y p e ,
load s i ze , and sam p le insu la t ion , as w e l l as th e po w e r
leve l be ing used .
3 . 2 C o n v en t io n a l Sin t e r in g
Five sam p les w e re sin te red in each run , i n th e
a r ra n g e m e n t sh o w n i n F ig u r e 2 2 . T h e f u r n a c e w a s
resistance hea ted us ing Crus i l it e S iC e lem en ts loca ted
i n t h e r o o f o f a sm a l l a l u m i n a f ib r e b o a r d l in e d c h a m b e r .
A c al ib r a t e d t y p e R t h e r m o c o u p l e c o n n e c t e d t o a
p r o g r a m m a b l e co n t r o l l er w a s u se d t o c o n t r o lt e m p e r a t u r e . T h e t h e r m o c o u p l e t i p w a s i n c o n t a c t
w i t h t h e su r f a c e o f o n e o f t h e sa m p l e s. M e a su r e d
t e m p e r at u r e w a s c o n t r o l le d t o w i t h i n 5 C o f the se t
p o i n t . To i n c r e a se t h e u n i f o r m i t y o f s in t e r i n g , a n d t o
a v o i d c o n t a m i n a t i o n o f t h e sa m p l e s, t h e sa m p l e s w e r e
ra ised sl i gh t l y abo ve the a lum ina f i b re insu la t ion b y
r e st i n g t h e m o n z ir c o n i a su p p o r t s.
Fi g u r e 2 2 : Sa m p l e a r r an g e m e n t i n t h e e le c t r i c f u r n a c e .
3 . 3 M a t e ria ls a n d S a m p l e P r ep a r at io n
3 . 3 . 1 Z i rco n ia Po w d e rs
S ide V iew
H i g h q u a l i t y sp r a y d r i e d z i r co n i a p o w d e r s su p p l i e d b y
To so h w e r e u s ed . T h e se h a d n o m i n a l d o p a n t c o n t e n t s
o f 3 m o l % a n d 8 m o l % Y2 0 3 . D e t a il s o f t h e c h e m i c al
c o m p o si t i o n a n d p a r t i c l e si ze , as p r o v i d e d o n t h e
m anu fac tu re r s da t a shee ts , a re g iven in Tab le 2 . T h ese
p o w d e r s c o n t a in e d sm a l l a m o u n t s o f o r g a n i c b i n d e r s
t o a i d i n c o n so l i d a t i o n .
Ta b l e 2 : C o m p o si t i o n a n d G r a i n Si ze o f T o so h Z i r c o n i a Po w d e r s
Th is sec t ion (3 .2 ) de ta i l st h e m e t h o d u s e d inc o n v e n t i o n a l s i n t e r i n g .
Th is sec t ion de ta i l s t hem a t e r i a ls t h a t w e r e u se d
a n d t h e m e t h o d s u se d t op r e p a r e t h e y t t r i a -z ir c o n i aceram ic m ater ia l s usedi n t h e c o m p a r i so nb e t w e e n m i c r o w a v e a n dc o n v e n t i o n a l s i n t e r i n g .
Po w er 1 0 % 2 0 % 3 0 % 4 0 % 5 0 % 6 0 % 7 0 % 8 0 % 9 0 % 1 0 0 %
Tim e 6 8 1 2 1 6 1 8 2 2 2 4 2 6 3 0 3 2
Tim e 2 6 2 4 2 0 1 6 1 4 1 0 8 6 2 0
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3 .3 .2 Po w d er C on so lid a t io n
Sam p les w e re p repa red b y p ressing in a hyd rau l i c p ress
w i t h a n e le c t r ic m o t o r d r i v e . Pe ak a p p l i ed p r e ssu r e w a s
2 0 0 W a , w i t h a h o l d t i m e o f 3 0 se c o n d s . Th i s p r e ssu r e i s
si m i l ar t o t h a t u se d f o r c o m m e r ci a l f o r m i n g o p e r at i o n s ,
a n d w a s f o u n d t o g i v e h i g h d e n s it y c o m p a c t s w i t h n o
r e m n a n t a g g l o m e r at e st r u c t u r e .1 5 2
3 . 4 D e sig n o f K e y Ex p e rim e n t s
I n i t i al w o r k i n t h e c o m m e r ci a l m i c ro w a v e o v e n s er v e d
t o s h o w t h a t i t w a s p o ssi b l e t o s in t e r z i rc o n i a t o h i g h
d e n s it y w h i l e m a in t a i n i n g a sm a l l g r a i n si ze . Th e p o w e r
cyc les w h ich w e re successfu l l y used to den si f y the
p o w d e r s a r e li st e d i n T a b l e 3 . T h e d e si g n o f t h e p o w e r
cyc les w as an i te ra t i ve p rocess, w i th th e resu l t s o f
p rev iou sly used cyc les fo rm ing th e basis fo r
m o d i f i c at i o n s . Ea r ly w o r k , w h i c h i s n o t i n c l u d e d i n
Ta b l e 3 , sh o w e d t h a t p r o b l em s w i t h t h e r m a l ru n a w a y
w e re e n c o u n t e re d w h e n e v er t h e 1 0 0 % p o w e r le v el
( m a g n e t r o n o n a l l t h e t i m e ) w a s u se d . T h e p r o v i si o n o f
b r i e f p e r io d s w i t h o u t t h e e l e c t r o m a g n e t i c f i el d , su c h a s
o c c u r re d w h e n u si n g t h e 7 0 - 9 0 % p o w e r l ev e ls, w a s
f o u n d t o b e b e n e f ic i al in a v o i d i n g t h e r m a l r u n a w a y an d
sa m p l e d e f o r m a t i o n . So m e e x t e n d e d c y c l e s w e r e
i n c lu d e d t o a ll o w g r a in g r o w t h t o o c c u r.
H o w e v e r, t h e r e w a s n o t su f f i ci e n t c o n t r o l o v e r t h e se
expe r im en ts to a l l ow any re l i ab le assessm en t o f the
e f fec ts o f va r ious pa ram e te rs on th e p ro cess, no r t o
p e r m i t c o m p a r iso n o f m i c ro w a v e si n t e ri n g w i t h
c o n v e n t i o n a l si n t e r i n g m e t h o d s. Th e c u st o m b u i lt
u n i t , o n c e c o m m i ssi o n e d , w a s a b l e t o st u d y t h e s e
re lat ion sh ip s. A sta t i s t i cal des ign w as used to pe rm i t
e f fi c ie n t i n v e st i g a t i o n o f r e l at i o n s h i p s b e t w e e n a n u m b e r
o f p a r am e t e r s. Re p e a t r u n s w e r e u se d t o p r o v i d e
a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n , a n d t o c h e c k r e p r o d u c i b i li t y.
3 . 4 . 2 A g ein g Ex p er im e n t s
A sm a ll n u m b e r o f r u n s w e r e co n d u c t e d w h i c h i n c lu d e d
p r o l o n g e d d w e ll p e r io d s ( 5 , 1 0 a n d 1 5 h r s) a t 1 5 0 0 C in
b o t h f u r n a c e t y p e s in o r d e r t o i n d i c a t e i f t h e r e w e r e an y
d i f f er e n c e s i n g r a in g r o w t h r a t e s o n c e d e n si f ic a t i o n h a d
ceased . A hea t ing ra te o f 2 C / M i n w a s u se d .
3 .5 P ro p e rt y M e asu r em e n t
3 . 5 . 1 P h y si ca l P ro p e r t ie s
G r e e n d e n s it i e s w e r e d e t e r m i n e d b y d i r e c t m e a su r e m e n t .
D e n s i t ie s o f s in t e r e d s am p l e s w e r e d e t e r m i n e d b y t h e
A r c h i m e d e s m e t h o d u si n g d i st i l le d w a t e r w i t h 1 %
so a p so l u t i o n a s t h e i m m e r si o n f l u i d .
3 . 5 . 2 M e ch a n i ca l P ro p er t ie s
Fl e x u r al st r e n g t h w a s d e t e r m i n e d b y p e r f o r m i n g f o u r
p o i n t b e n d t e s t s o n si n t e r e d b a r s a p p r o x i m a t e ly 4 x 5 x
4 5 m m i n si ze . An I n st r o n m o d e l 4 3 0 2 w a s u se d t o
p e r f o rm t h e t e st s, w i t h a l o ad i n g r a t e o f 0 . 3 n u n / m i n .
Tou gh ness o f fu l l y d ens if i ed sam p les w as m easu red b y
V ic k e rs in d e n t a t i o n u si n g a 3 0 k g l o a d . Sa m p l e s w e r e
p o l i sh e d t o a Ig m f i n i sh , a n d g o l d c o a t e d p r i o r t oi n d e n t a t i o n . T h e g o l d c o a t i n g i n c r e ase d t h e r e f le c t i vi t y
Th is sec t ion de ta i l s t hem e t h o d s u s e d i n t h ec o m p a r a t i v e st u d y , t h est u d y o f t h e e f fe c t s o fh e a t in g r a t e, a n d t h est u d y o f iso t h e r m a la g e i n g .
+ a g e in g e x p e r im e n t s
Th is sec t ion de ta i l s h o wt h e d i f f e r en t sa m p l e s,a f t e r h e a t i n g , w e r e
m e a su r e d f o r p h y s ic a la n d m e c h a n i ca lp r o p e r t i e s .
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M e t h o d s se ct i o n f r o m Ed u c a t io n
o f the su r face , fac i l i t a t ing iden t i f i ca t ion o f c rack t i p s .
To u g h n e ss w a s ca l cu l a t e d u s in g t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n :
f r a c t u r e t o u g h n e ss K 1 c = $ [ E ]1 / 2 [ P]
H C 03 / 2
w h e r e :
$ = m a t er ia l i n d ep e n d e n t c o n st a n t f o r Vi ck er s
p r o d u c e d r a d i a l c ra c ks ( $ = 0 . 0 1 6 )
E = Yo u n g s M o d u lu s ( ap p ro x . 2 0 0 x 1 09 N fo r P SZ )
P = in d en tat io n lo ad
a = len g t h o f o n e sid e o f in d en t at io n
H = h ard n ess (1 0 . 1 2 x 10 9 t yp ica l fo r P SZ ) H = P
C 0 = o n e c r ac k le n g t h + h a l f d i ag o n a l o f im p r e ssi o n o r
l e n g t h f r o m o n e c r a c k t i p t o o p p o s it e c r ac k t i p
d i v id e d b y 2 .
3 . 6 C h a r a ct e r isa t io n a n d C o m p a r iso n o fM i cr o st r u c t u r a l D e v e lo p m e n t
3 . 6 . 1 Sc a n n i n g El ec t ro n M i cr o sc o p y a n d G r a i n Si z e M e a su r e m e n t
Sa m p l e s w e r e p r e p a r ed f o r e l ec t r o n m i c r o sc o p y u s in g
st a n d a r d c e r am o g r a p h i c t e c h n i q u e s t o p o l i sh t h e s u r f ac e s
t o a l p L m f i n i sh . Sa m p l e s w e r e t h e n t h e r m a ll y e t c h e d a t
1 5 0 0 0 C f o r 3 m i n u t e s in a p r e h e a t e d e l e ct r i c f u r n a c e.
Ei t h e r a v e ry t h i n g o l d o r c a r b o n c o a t i n g w a s d e p o si t e d
on to t he su r face . Cro ss sec t ion s o f som e sam p les we re
c u t u si n g a St r u e r s A c c u t o m - 5 , so t h a t m i c ro s t r u c t u r a l
un i fo rm i t y cou ld b e assessed . S am p les we re sec t ion ed
i n e i t h e r t h e l o n g i t u d i n a l o r t r a n sv e r se d i r e c t i o n , a n d
g r a i n si ze m e a su r e d i n a n u m b e r o f l o c a t i o n s a lo n g
th e sec t ion s. F rac tu re su r faces we re a lso stud ied .
Gra in si zes w e re de t e rm ined u sing im age ana lysis
techn iques . T h is in vo lved tak ing ra ic rog raphs f rom
va r ious reg ion s o f th e sam p les
Th is sec t ion de ta i l sh o w t h e m i c ro st r u c t u r a ld e v el o p m e n t o f b o t hsa m p l es w e r e co m p a r e d .
T h e e t h n o g r a p h i c w o r k o f Sc r a t o n a n d , t o a c e r t ai n
ex ten t , th e c lassroo m in te rac t ion stu d ies o f G i f f i n e t a l
( 1 9 8 1 : 1 9 8 3 ) h a v e t h e c lo se st i m m e d i a t e l in k s w i t h t h e
p resen t s tudy . A l though Ha rg reaves (1986 ) , S c ra ton
a n d o t h e r s h a v e t o s o m e e x t e n t i n v e s t ig a t e d p h y si c aleduca t ion and spo r t as s i tes o f regu la t ion and
( re )p ro du c t ion , non e o f these stud ies has system a t i ca l ly
add ressed the pa r t p layed by the l i ngu is t i c cho ices o f
stu den ts and t eache rs in t h i s p rocess. T h is stud y f i l l s th a t
g a p a n d i n d o i n g so p r o v i d e s a m o r e su b s t a n t i a l m o d e l
o f c l assr o o m i n t e r a ct i o n b y w h i c h t e a c h e r s m a y c o m e
to ana lyse and change the i r p rac t i ces .
1 .3 M e th od o lo g y
T h e st u d y o r i g i n a t e d f r o m a n e ed t o e x p l ai n t h e
d i f f er e n c e s i n p a r t i ci p a t i o n r a t e s b e t w e e n b o y s an d g i r l s
in phys ica l ac t i v i t y . I t was conce ived as an e thnog raph icst u d y w o r k in g t o w a rd s a g r o u n d e d t h e o r y t h a t w o u l d
em erge o u t o f seve ral cases stu d ies o f secon da ry scho o ls .
T h i s m e t h o d s se c t i o n i sp r e s e n t e d a s p a r t o f t h et h e s i s i n t r o d u c t i o n .
Th is i s t h e f i na l
p a r a g r a p h o f a se c t i o ni n t r o d u c i n g p r e se n tr e se a r ch . N o t i c e h o w i ti d e n t i f i e s t h e g a p t h a tw i l l b e f i l le d b y t h i sr e se a r ch . T h e m e t h o d ssec t ion i s t he log ica l n e x t st e p t h a t s h o w sh o w t h e r e s e a r c h w i l lb e c a r r ie d o u t .
T h i s m e t h o d o l o g ysec t ion f o l l ow s a sec t iont h a t d e t a il s w h a t t h eresearch i s about and
precedes a shor t sec t iont h a t o u t l i n e s t h ef o l l o w i n g c h a p t e r s i nt h e t h esis.
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T hese schoo ls we re to be se lec ted to cove r the va r ious
c o m b i n a t i o n s o f f e m a le a n d m a le t e a c h e r s, t a k i n g s in g l e -
sex and m ixed c lasses. It w as in ten ded th a t us ing th e
f i el d w o r k t o o l s o f o b se r v at i o n , o p e n - e n d e d i n t e r v i e w i n g
a n d t h e a n a l y si s o f c u r r i c u l u m a n d o t h e r r e le v an t
d o c u m e n t s, c er t ai n t r e n d s w o u l d e m e r g e t o a n sw e r t h e
o r i g i n a l q u e st i o n s a n d t o e x p l ai n t h e d i f f e re n c e s i n t h e
expe r iences o f boys and g i r l s i n re la t ion to phys ica l
e d u c a t i o n a n d s p o r t . A s i s t h e w a y w i t h a n e t h n o g r a p h i c
a p p r o a c h , a b r o a d t h e o r e t i ca l b a se m a y in f o r m t h ef o c u si n g o f t h e o r i g i n a l in v e st i g a t i o n b u t i t i s t h r o u g h
th is in ves t iga t ion tha t fu r the r theo re t i ca l i n s igh ts shou ld
e m e r g e (L in c o l n a n d G u b e r , 1 9 8 5 ) .
I t soo n b ecam e c lear , ho w eve r, tha t f i r s t l y, such a gene ra l
st u d y o f t h e sc h o o l et h o s w a s n o t g o i n g t o b r e a k an y
n e w g r o u n d , p a r t i cu l a r ly a s t h e R ep o r t f r o m t h e
C o m m o n w e al t h f u n d ed p r o je ct Gir ls , Phys ica l Ac t iv i t y an d
Self-esteem ( 1 9 8 6 ) h a d b e e n p u b l ish e d a n d se c o n d l y , t h a t
w h a t w a s m o r e r ev e al i n g a n d y e t u n e x p l o r e d w a s w h a t
w a s h a p p e n i n g i n t h e la n g u a g e st u d e n t s a n d t e a c h e r s
u se d w i t h o n e a n o t h e r. O b s er v a t i o n s o f l esso n s b y m a l e
a n d f e m a l e t e a c h e r s su g g e st e d p r o f o u n d d i f f e re n c e s
b e t w e e n t h e t w o t h a t w e r e d i f f i c u l t t o e x p l a i n u s i n g
t h e t o o l s o f i n t e r a c t i o n a
M o st o f t h e s t u d i e s i n t o c l ass ro o m i n t e r a ct i o n s h a v e
d r a w n o n t h e w o r k o f G o o d a n d B ro p h y ( 1 9 7 3 ) an d
C i n c l ai r a n d C o u l t h a r d ( 1 9 7 5 ) t o d e v e l o p a c h e c k l ist
w h i c h c o u l d b e u se d b y a n o b s er v e r t o i d e n t i f y an d
q u a n t i f y t h e n u m b e r a n d d u r at i o n o f d i f f er en t t y p e s
o f t e a c h e r s a n d p u p i l b e h a v i o u r.
In th e p resen t stu dy , system ic func t iona l l i ng u is t i c s and
se m i o t ic t h e o r y an d m e t h o d o l o g y h a ve p r o v i d ed t h e
m e an s t o g o b e y o n d t h e e a r li e r a p p r o a c h t h a t i s, t ot a k e i n t o a c c o u n t t h e c o m p l e x i t y o f m e a n i n g s g e n e r a t e d
i n l e sso n s , i n c lu d i n g m e an i n g s, t h a t o p e r at e a t t h e
un con sc ious as w e l l a s th e con sc ious leve l o f aw a reness.
.
System ic func t ion a l l ing u is t i c s requ i res a de ta i led and
system a t i c ana lysis o f tex t .
T h ree scho o ls w e re fi na l l y se t t l ed u po n as th e m os t
app rop r ia te sou rces fo r the va r ie ty o f l e sson s i tua t ions
r e q u i r e d . T h i s se l ec t i o n t o o k i n t o a c c o u n t t h e
c o m b i n a t i o n s o f t e a c h e r s a n d st u d e n t s m o s t l ik e ly t o
b e f o u n d i n N e w So u t h W a le s se c o n d a r y s ch o o l s. O n e
scho o l si tua ted in a sem i - ru ra l area had un ive rsa l m ixed
p h y si c al e d u c a t i o n e x c e p t f o r t h e o d d s p e c i al e x c ep t i o n ;
o n e o t h e r sc h o o l w a s a n i n d e p e n d e n t r e li g i o u s sc h o o l
t h a t h a d r e c e n t l y a m a l g a m a t e d a n d h a d a ll si n g l e - se x
c lasses bu t w i th som e o f th e g i r l s c lasses be ing taug h t
b y m a l e t e a c h e rs; a n d t h e t h i r d s c h o o l w a s a n u r b a n
go ve rnm en t schoo l hav ing m os t o f i t s c lasses seg reg a ted
b u t w i t h s o m e m i x e d c l a sse s i n Ye a rs 7 a n d 1 0 a n d
m ixed c lasses fo r soc ia l dan ce. From th ese sch oo ls, six
m a le teache rs and t h ree fem a le teache rs con sen ted to
h a v e t h e i r l esso n s r e c o r d e d o n v i d e o a n d a u d i o t a p e
( t h r o u g h l ap e l m i c r o p h o n e s) . T h e se t e a c h e rs, t o g e t h e r
T h e s e t h r e e p a r a g r a p h sp r o v i d e t h e d e t a i ls o fh o w t h e r e se a r c h e rg a t h e r e d d a t a f o r t h a tp a r t o f t h e r e se a r c h t h a tlooked a t c lass roomi n t e r a c t i o n s .
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7S e lf d i r e c t e d l ea rn i n g re s o u rc e , Le a rn i n g R e so u rc e C e n t re L e a rn i n g D e v e l o p m e n t U n i v e rs it y o f Wo l l o n g o n g 2 0 0 1L
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w i t h a t l ea st o n e o t h e r m e m b e r o f st a f f fr o m e a ch s ch o o l ,
w e r e a l so i n t e r v i e w e d a t l en g t h
In a l l , e igh t een lesson s w e re reco rded , som e last ing fo r
o n e p e r i o d o f 4 0 m i n u t e s d u r a t i o n a n d o t h e r s f o r a
d o u b l e p e r io d o f 8 0 m i n u t e s. A s so m e l e sso n s y i e ld e d
40 pag es o f t ran sc r ip t , t he u sua l de t a i led an a lysis o f
eve ry c lause fo l l ow ed b y system ic ists w as ob v ious ly
i m p r a c t i c ab l e f o r t h i s a m o u n t o f a d a t a. A t a x o n o m y
w a s d e v e l o p e d t o p r o v i d e t h e i n i t ia l f r am e w o r k ( g r i d ) b yw h i c h t h e l esso n s c o u l d b e a n a ly se d i n t e r m s o f t h e
resea rch ques t ions desc r ibed be low. A s a s ta r t i ng po in t ,
tw o lesson s we re se lec ted fo r an a lysis
A ve ry d e ta i led ana lysis o f each lesson revea led t ha t w h i le
t h e f ie ld c o m p o n e n t s w o u l d b e i m p o r t a n t a n d a l im i t ed
m o d e a n a l y si s w o u l d b e r eq u i r e d f o r a n u n d e r st a n d i n g o f
th e ph ysica l edu ca t ion lesson as gen re , the m os t st r i k ing
d i f fe rence was in the way teache rs chose language to
c r e at e i n t e r p e r so n a l r e l a t io n s o f p o w e r, i n t i m a c y a n d
so l idar i ty .
A t th i s s tage o f the s tudy , seve ra l b road ques t ions cou ld
b e s ai d t o i n f o r m t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e l esso n t e x t s :
W e r e t h e r e d i f fe r en c e s i n t h e l a n g u a g e r e so u r c e s t h a t
t e ac h e rs d r e w o n t o m a ke m e an i n g ?
W a s t h e r e a d i f fe re n c e t h at c o u l d b e a t t r ib u t e d t o
t h e s ex o f t h e t e a c h e r s a n d / o r t h e se x o f t h e
s tuden ts?
I f d i f f e re n c e s e x i st e d , w h a t w e r e t h e c o n s e q u e n c e s o f
such d i f fe rences fo r s tuden ts in te rm s o f th e i r
u n d e r st a n d i n g s o f t h e m se l ve s a s m a le a n d f e m a l e
a n d i n t e r m s o f t h e i r a t t i t u d e a n d b e h a v i o u r s i n
re la t ion to phys ica l ac t i v i t y?
T h i s l ast q u e st i o n t o o k t h e s t u d y b e y o n d a c o m p a r i so n
o f d i f fe r en c e s t o t h e i ssu e o f t h e v e r y p r o d u c t i o n o f
g e n d e r ed s u b j e c t i vi t i es. A lt h o u g h a b r o a d t h e o r y o f
so c i a l a n d c u l t u r a l r e p r o d u c t i o n t h a t a r g u e d f o r t h e
r e p r o d u c t i o n o f so c i e t y t h r o u g h i t s i n st i t u t i o n s ( C o n n e l l,
1 9 7 7 ; H a r g r e a v es, 1 9 8 6 ) h a d p r o v i d e d so m e e x p l an a t o r y
p o w e r f o r t h e s t u d y t o t h i s p o i n t , i t w a s n o l o n g e r
a d e q u a t e t o p r o v i d e t h e l in k b e t w e e n w h a t t e a c h e r s d i d
and sa id , and stud en ts con sc iousness o f them se lves in
t e r m s o f m a sc u l i n i t y a n d f e m i n i n i t y. To a c e r t a i n e x t e n t
M i c h a el H a l li d a y s ( 1 9 7 8 ; 1 9 8 2 ) ( f o l l o w i n g S ap i r a n d
W h o r f ) u n d e r st a n d i n g o f l an g u a g e a s a so c i a l se m i o t i c
m a k es t h e c o n n e c t i o n b e t w e e n c r yp t o t y p i c al p a t t e r n s o f
g r a m m a r a n d w a y s o f t h i n k i n g t h a t ar e lo c a t e d i n
p a r t i c u l ar c u l t u r e s a n d a r e t h u s i n c o r p o r a t e d i n t o t h e
con sc iousness o f m em ber o f th a t cu l tu re as th ey lea rn
t h e l a n g u a g e . H o w e v er , m o r e r ec e n t w o r k f r o m Fo u c a u l t
( 1 9 7 2 ; 1 9 8 4 ) a n d f e m i n i st w r i t e rs l i ke W e e d o n ( 1 9 8 7 )
a n d Si lv e rm a n ( 1 9 8 3 ) u n d e r t h e u m b r e ll a o f w h a t h a s
c o m e t o b e k n o w n g e n e r a ll y a s p o st st r u c t u r a l i st t h e o r y,
as w e l l as fem in ist l i ng u is ts such as P oyn to n (1 98 5 ) , h ave
m ore c lea r l y a r t i cu la ted th e c lose re lat ion sh ip b e tw een
l in g u i st i c b u t a lso n o n - l in g u i st i c p r a ct i c e s i n p r o d u c i n g
ind iv idua l con sc iousness o r sub jec t i v i t i e s.
- r a t i o n a l e f o r t h eb r o a d e n i n g o f t h e st u d y
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8S e lf d i r e c t e d l ea rn i n g re s o u rc e , Le a rn i n g R e so u rc e C e n t re L e a rn i n g D e v e l o p m e n t U n i v e rs it y o f Wo l l o n g o n g 2 0 0 1L
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Fo u c a u l t ( 1 9 7 2 ; 1 9 8 4 ) i n p a r t i cu l a r d e sc r ib e s t h e
h i st o r i c a l an d c u l t u r a l p r o d u c t i o n o f sy st e m s o f
k n o w l ed g e a n d b e l i ef s ( d i sc o u r se ) t h a t r e g u l at e t h e
b e h a v i o u r o f i n d i v id u a ls i n a c u l t u r e a t a n y o n e t i m e .
These d iscourses inc lude d iscourses o f sexua l i ty . A t any
o n e i n st a n c e o f a c t i o n , a c co r d i n g t o Fo u c a u l t , i n d i v i d u a l s
t h i n k i n g , f ee li n g a n d a c t in g , ar e d e t e r m i n e d b y t h e i r
po si t i on ing in spec i f i c h i sto r i ca l and cu l tu ra l d i scou rses.
A l tho ug h th e re a re som e p rob lem s (as w e l l be d iscussed
i n C h a p t e r 2 ) w i t h t h e d e g r e e t o w h i c h i n d i v i d u a l s a n dt h e i r a c t i o n s ar e w h o l l y d e t e r m i n e d b y d i sc o u r se s a n d
d iscu rsive fo rm a t ion s, Fou cau l t s Gen ea log ica l app roach ,
w h i c h m a p s t h e o p e r at i o n o f d i sc o u r se s a n d t h e i r
p r o d u c t i o n a n d i n f lu e n c e at a n y o n e t i m e , w a s i m p o r t a n t
t o t h e d e v e lo p m e n t o f t h e s t u d y a t t h i s st a g e .
I t b e c am e c le a r t h a t i n o r d e r t o u n d e r st a n d w h a t w a s
h a p p e n i n g i n p h y si c al e d u c a t i o n c l a ssr o o m s I w o u l d
n e e d t o u n d e r st a n d h o w t h e v e r y st r u c t u r e o f p h y si c al
educa t ion lessons in gene ra l ( the gen re o f the phys ica l
educa t ion lesson ) and the expe r iences o f the teache rs
and s tuden ts , tha t i s , the i r p rev ious expe r ience o f
d iscou rses and d iscu rsive p rac t i ces, de te rm ined th e i r
b e h a v i o u r i n t h e i n s t a n c e t h a t w a s b e i n g a n a ly se d .
T ha t i s , to wha t h i s to r i ca l l y and cu l tu ra l l y cons t i tu ted
d iscou rses assoc ia ted w i th p hys ical educa t io n , spo r t
and sexua l i t y had the pa r t i c ipan ts in the lessons been
e x p o s e d a n d h o w w e r e t h e se e n a c t ed i n t h e i r p r a c t i c es?
Fu r t h e r , a g e n e al o g i c a l a p p r o a c h p r o v i d e d t h e m e an s t o
a r g u e t h a t t h e i n t e r a ct i o n s o f t e a c h e r s a n d st u d e n t s w e r e
i n t h e m se l ve s p r o d u c t i v e a n d r e p r o d u c t i v e o f d i s co u r s es
a n d , m o st i m p o r t a n t l y f o r t h i s st u d y , d i sc o u r se s o f
m a sc u l i n i t y an d f e m i n i n i t y.
I n p r a c t i c e t h e n , t h i s le d t o t h e d e c isi o n t o t r a c e t h e
p r o d u c t i o n o f t h o s e d i sc o u r se s t h a t m o st a f f ec t e d t h e
f i el d o f p h y si c al e d u c a t i o n t h a t i s, t o e x a m i n e t h e
h i st o r i c a l p r o d u c t i o n o f t h e g e n r e o f t h e t r a d i t i o n a l
phys ica l educa t ion lesson and the d iscou rses tha t i t
r ea l i ses . A n unde rs tand ing o f s tuden t and teache r
sub jec t i v i t i e s a lso m ean t in ves t iga t ing t he cu l tu ra l
resou rces ou ts ide o f the schoo l gen re and d iscou rses
o n w h i c h t h e y d r e w t o m a ke m e an i n g i n t h e l esso n
f o r i n st a n c e t h e d i sc o u r s es t h a t i n f o r m e d t h e m e d i a
r e p r e se n t a t i o n s o f w o m e n a n d m e n i n sp o r t .
T h i s se c t i o n p r o v i d e sa ra t i ona le f o r us ingh i st o r y a n d c u l t u r e a si n t e r p r e t i v e t o o l s t h a ta d d m e an i n g t o t h ed a t a g a t h e r e d i n t h ec lass room .
