بررسی تراکم، فشرده سازی و خواص مکانیکی کامپوزیت های سرامیکی برپایه نیترید سیلیسیم

در پژوهش حاضر، تراکم، فشرده سازی و خواص مکانیکی کامپوزیت Si۳N۴-SiO۲ با نسبت های مختلف ۰، ۳، ۵ و ۷ درصد وزنی Eu۲O۳ و ۱۰ درصد وزنی SiO۲ به منزله افزودنی مطالعه و بررسی شدند. تولید سرامیک های کامپوزیتی در این پژوهش، ابتدا با آماده سازی پودر با استفاده از مخلوط سازی و آسیاکاری به مدت ۱۲ ساعت، سپس شکل دهی با روش پرسکاری سرد و روش پرس ایزواستاتیک سرد و درنهایت تف جوشی به وسیله فرایند تف جوشی پلاسمای جرقه ای انجام شد. نمونه ها در دمای ۱۷۵۰ درجه سلسیوس، به مدت ۱۵ دقیقه با سرعت حرارت دهی C/min ˚ ۱۰۰ و اعمال فشارMPa  ۴۰ در دمای بیشینه تحت اتمسفر خلا تف جوشی شدند. بعد از فرایند آسیاکاری، اندازه ذرات مخلوط پودر اولیه در حدود ۱۹ درصد کوچک تر شده است. نتایج نشان می دهند، بعد از فرایند پرس ایزواستاتیک سرد، چگالی نسبی نمونه ها ۶۷/۱۴ درصد افزایش یافته است. مقدار بالای فاز بتای نیترید سیلیسیم در نمونه۷ درصد Eu۲O۳  نشان دهنده کافی بودن میزان فاز مایع در حین فرایند تف جوشی و پیشرفت سازوکار انحلال، نفوذ و رسوب و درنهایت افزایش سرعت استحاله فازی آلفا به بتاست. بیشترین مقدار سختی GPa۶۱/۲۱ در نمونه ۵ درصد Eu۲O۳ مشاهده شد که چگالش بالا، پیشرفت سازوکار انحلال، نفوذ و رسوب ترکیبات نیتریدی در تف جوشی را نشان می دهد. نمونه ۷ درصد Eu۲O۳، به دلیل وجود فاز شیشه ای با مقادیر بالا، مقدار چقرمگی شکست MPa.m۱/۲ ۱/۶ را در مقایسه با سایر نمونه ها از خود نشان داد.

Keywords:

نیترید سیلیسیم , اکسید یوروپیوم , تف جوشی پلاسمای جرقه ای , خواص مکانیکی