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.
طرحواره فرآیند تفجوشی کامپوزیت های ZrB2-SiC-ZrO2: (الف) مخلوط پودری، (ب) مراحل آغازین و (ج) مراحل پایانی فرآیند چگالش.