بررسی تاثیر همزمان ذرات کاربید سیلیسیم نانو و میکرون بر خواص ریزساختاری و رفتار مکانیکی کامپوزیت بر پایه دیبورید زیرکونیم تقویت شده با نیترید آلومینیم

در این تحقیق، تف جوشی نانوکامپوزیت ZrB۲-SiC به روش تف جوشی بدون فشار بررسی گردید. از پودر AlN در مقیاس میکرون به عنوان تقویت­کننده استفاده شد. به منظور بررسی تاثیر حضور همزمان ذرات SiC نانو و میکرون ابتدا پودر ZrB۲ به همراه درصدهای مختلف از SiC نانو و میکرون در آسیاب سیاره­ای با  به مدت ۲ ساعت با سرعت rpm۲۰۰ آسیاب شدند. مخلوط حاصل ابتدا توسط پرس تک محوری در دمای oC۸۰و فشار MPa۱۰۰ پرس گردید و سپس تحت فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (CIP) قرار گرفته و در دمای ۲۱۵۰ درجه سانتیگراد در اتمسفر آرگون زینتر شد. به منظور تعیین نسبت بهینه SiC نانو به میکرون، چگالی نسبی، سختی و چقرمگی نمونه­ها اندازه­گیری شد. سپس ذرات AlN به کامپوزیت ZrB۲-SiC اضافه شده و ریزساختار و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه­ها در ترکیبات مختلف نشان می­دهند که با تغییر  درصد حجمی SiC نانو  از ۲۰ درصد حجمی نانو به ۱۵ درصد نانو و ۵ درصد میکرون، کاهش در تخلخل و افزایش در چگالی نسبی (۱/۹۵) رخ می دهد. با بررسی ریز ساختاری و اندازه گیری خواص مکانیکی نمونه ها بیشترین سختی و تافنس شکست نیز، در ترکیب دارای به ترتیب  ۱۵ و ۵ درصد حجمی SiC  نانو و میکرون و با مقادیر Gpa۹/۱۵ و  Mpa.m۱/۲۹/۴ مشاهده شد. با افزودن ذرات AlN چگالی نسبی به ۱/۹۸ درصد و مقادیر سختی و چقرمگی شکست به GPa۱/۱۷ و  Mpa.m۱/۲۷/۵ افزایش یافت.

Keywords:

Ultra high temperature ceramics , ZrB۲-SiCnano/micron composites Pressureless sintering , mechanical properties , نانو کامپوزیت , دیبورید زیرکونیم , کاربید سیلیسیم , نیترید آلومینیم , زینتر بدون فشار