بررسی تاثیر افزودن نانو ذرات زیرکونیا بر چگالش و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB₂-SiC

پژوهشگر: ناصر پور محمدی وفا

استاد راهنما: دکتر مهدی قاسمی کاکرودی، دکتر محمد رضوانی

استاد مشاور: دکتر حسین آقاجانی

دانشگاه تبریز

تابستان 1394

چکیده:کامپوزیت­ های ZrB₂-SiC-ZrO₂ با نسبت­ های حجمی زیرکونیا بر کاربید سیلیسیم 2/0، 5/0 و 0/1 با طراحی آزمایش تاگوچی و به روش پرس گرم تولید شدند. پرس گرم کامپوزیت ­ها در دماهای 1700، 1775 و 1850 درجه سانتی‌گراد به مدت زمان 30، 60 و 90 دقیقه تحت فشار 8، 12 و 16 مگاپاسکال انجام شد. کامپوزیت‌های پرس گرم شده دارای ریزساختار همگن بوده و هیچ گونه ناخالصی قابل شناسایی در فرآیند مخلوط ­سازی وارد مخلوط پودری نشد. با استفاده از تحلیل ­های آماری تاثیر دما، زمان نگه­داری، فشار اعمالی و نسبت حجمی زیرکونیا بر کاربید سیلیسیم  بر چگالی و سختی بررسی شد. در میان متغیرها، دمای پرس گرم بیشترین تاثیر را بر چگالش و سختی نمونه ­ها داشت. بیشینه چگالی نسبی (09/98 درصد) و بیشینه سختی (36/15 گیگاپاسکال) برای کامپوزیت پرس گرم شده در دمای 1850 درجه سانتی­گراد به مدت 90 دقیقه با فشار 12 مگاپاسکال با نسبت حجمی زیرکونیا بر کاربید سیلیسیم 2/0  به دست آمد. در میان کامپوزیت­ های پرس گرم شده، چقرمگی شکست تنها برای همین کامپوزیت قابل اندازه­ گیری و مقدار آن برابر با 7/6 مگاپاسکال جذر متر بود. بررسی­ های ریزساختاری، پیدایش فاز جدید کاربید زیرکونیم بر روی سطح ذرات SiC را مشخص کرد که  به سبب واکنش میان نانو ذرات ZrO₂ و ذرات SiC تولید می­ شود. فاز بین سطحی کاربید زیرکونیم مانند یک لایه چسبنده میان ذرات ZrB₂ و SiC که به چگالش کمک می­کند، کارایی دارد.