بررسی تاثیر افزودن نانو ذرات زیرکونیا بر چگالش و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB_۲-SiC

پژوهشگر: ناصر پور محمدی وفا

استاد راهنما: دکتر مهدی قاسمی کاکرودی، دکتر محمد رضوانی

استاد مشاور: دکتر حسین آقاجانی

دانشگاه تبریز

تابستان ۱۳۹۴

چکیده:کامپوزیت­ های ZrB_۲-SiC-ZrO_۲ با نسبت­ های حجمی زیرکونیا بر کاربید سیلیسیم ۲/۰، ۵/۰ و ۰/۱ با طراحی آزمایش تاگوچی و به روش پرس گرم تولید شدند. پرس گرم کامپوزیت ­ها در دماهای ۱۷۰۰، ۱۷۷۵ و ۱۸۵۰ درجه سانتی‌گراد به مدت زمان ۳۰، ۶۰ و ۹۰ دقیقه تحت فشار ۸، ۱۲ و ۱۶ 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 (۰۹/۹۸ درصد) و بیشینه سختی (۳۶/۱۵ گیگاپاسکال) برای کامپوزیت پرس گرم شده در دمای ۱۸۵۰ درجه سانتی­گراد به مدت ۹۰ دقیقه با فشار ۱۲ مگاپاسکال با نسبت حجمی زیرکونیا بر کاربید سیلیسیم ۲/۰  به دست آمد. در میان کامپوزیت­ های پرس گرم شده، چقرمگی شکست تنها برای همین کامپوزیت قابل اندازه­ گیری و مقدار آن برابر با ۷/۶ 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 ZrO_۲ و ذرات SiC تولید می­ شود. فاز بین سطحی کاربید زیرکونیم مانند یک لایه چسبنده میان ذرات ZrB_۲ و SiC که به چگالش کمک می­کند، کارایی دارد.