پایان نامه دکتری آقای فرزین آریان پور

بررسی تاثیر افزودنی‌های نانو و میکرونی بر خواص و ریزساختار سیستم TaC-HfC

پژوهشگر: فرزین آریان پور

اساتید راهنما: دکتر فرهاد گلستانی فرد، دکتر حمیدرضا رضایی

دانشگاه علم و صنعت ایران

اساتید مشاور:Prof. Ferhat Kara, Anadolu University, Turkey،Prof. Gilbert Fantozzi, INSA Lyon University, France

زمستان 1394

چکیده:  کاربیدهای تانتالوم و هافنیوم با دارا بودن دماهای ذوبی در حدود C°4000 از مهمترین مواد خانواده سرامیک های فوق دما بالا (UHTC) هستند. در این تحقیق سیستم دوتایی ازTaC و HfC انتخاب و اثر افزودن مواد میکرونی و نانو به عنوان کمک زینتر بررسی شد. فرایند زینتر جرقه پلاسما (SPS) در دمای C°2000، به عنوان روش اصلی زینتر نمونه‌ها به کار گرفته شد. نتایج نشان داد افزودنی MoSi2با تشکیل فاز مذاب و ایجاد فاز SiC درجا، باعث افزایش دانسیته تا 99% و  مقادیر سختی و چقرمگی در محدوده GPa9/18-2/18 و MPa.m1/23/4-9/3 می‌شود. افزودن SiC ضمن بهبود دانسیته، افزایش سختی و مدول یانگ را تا میزان GPa2/21 و GPa515 به همراه داشته و در حضور 3-2 درصد افزودنی نانو، چگالش 98% به دست آمد. برای سیستم‌های حاوی B4C بیشترین مقادیر سختی و چقرمگی معادلGPa19 و MPa.m1/29/3 حاصل شد. در یک سیستم ترکیبی از MWCNT-MoSi2، در حضور 3%CNT و 6%MoSi2 ضمن دستیابی به دانسیته 5/98%، بیشترین میزان چقرمگی معادل MPa.m1/2 3/5 به دست آمد. مطالعه آنالیز طیف سنجی رامان این نمونه‌ها، حاکی از  پایداری CNT پس از فرایندهای آماده سازی و زینتر به روش SPS بود. تشکیل فاز محلول جامد دوتایی Ta4HfC5 از طریق مکانیزم نفوذ فعال شده حرارتی طی شرایط زینتر SPS انتخاب شده عامل بهبود چگالش در مرحله پایانی زینتر و بهبود خواص مکانیکی شناخته شد. افزودنی SiC از طریق مکانیزم احیای اکسیدهای سطحی مواد اولیه کاربیدی باعث پیشرفت فرایند زینتر کاربیدهای فوق دما بالای سرامیکی می شود. افزودنی B4C از طریق سازوکار تشکیل فاز ثانویه محلول جامد دوتایی بورید تانتالوم/هافنیوم مسئول افزایش چگالش این سیستم کاربیدی است. حضور CNT در بدنه‌ کاملا زینتر شده حاوی MoSi2با سازوکار کشیدگی نانوتیوب‌ها، عامل بهبود خواص مکانیکی و افزایش چقرمگی شکست سیستم شناخته شد. 

AWT IMAGE