تاثیر کمک‌زینترهای نیتریدی بر چگالش و ریزساختار کامپوزیت‌های ZrB_۲-SiC

پژوهشگر: زهره احمدی

استاد راهنما: دکتر مهدی قاسمی کاکرودی

استاد مشاور: دکتر محمد رضوانی

دانشگاه تبریز

تابستان ۱۳۹۴

چکیده:کامپوزیت­های ZrB_۲-SiC که با ۰، ۱، ۳ و ۵ درصد وزنی‌ کمک‌زینتر سیالون و نیترید آلومینیم (به طور جداگانه) با فرآیندهای پرس گرم (تحت فشار اندک ۱۰ مگاپاسکال) و تفجوشی بدون فشار در دمای ۱۹۰۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۲ ساعت آماده شدند. تاثیر افزودن SiAlON و AlN بر پیشرفت فرآیند چگال شدن و ریزساختار چنین کامپوزیت‌هایی با روش شکست نگاری شناسایی شد.

در مورد SiAlON، چندین واکنش شیمیایی برای نشان دادن ساز و کارهای احتمالی پیشرفت فرآیند تفجوشی و همچنین اثرهای ناخوشایند SiAlON در کامپوزیت‌های ZrB_۲-SiC مطالعه شد.از یک طرف، نتایج نشان داد که افزودن SiAlON با تشکیل فاز مایع، چگال شدن را در نمونه‌های پرس گرم شده شده بهبود می‌بخشد، به طوری‌که با پرس گرم کامپوزیت‌های ZrB_۲-SiC حاوی ۵ درصد وزنی SiAlON، کامپوزیت‌های به طور کامل چگال به دست می‌آید. از طرف دیگر، مقدار SiAlON بیشتر در فرآیند تفجوشی بدون فشار، تشکیل گازهایی را تشدید می‌نماید که به تخلخل بیشتر می‌انجامد. بررسی‌های سطح شکست در هر دو فرآیند، حضور لایه‌های نازک فاز شیشه‌ای را نشان داد که به عنوان کمک‌زینتر عمل می‌کنند. در نهایت فرآیند چگال شدن در هر دو فرآیند با یک مدل گرافیکی ارائه شد.

در مورد AlN، نتایج نشان داد که تنها ۱ درصد وزنی از آن می‌تواند به فرآیند تفجوشی کامپوزیت‌ سرامیکی پرس گرم شده با ساز و کار تفجوشی فاز مایع به دلیل تشکیل اسپینل متاکائولینیت یاری کند. افزودن AlN بیشتر در روش تفجوشی بدون فشار، می‌تواند تشکیل فرآورده‌های گازی را که منجر به تخلخل بیشتر در ریزساختار می‌شود، افزایش دهد. تشکیل گرافیت در فرآیند پرس گرم، اکسی‌کاربید آلومینیم در فرآیند تفجوشی بدون فشار و تشکیل نیترید بور در هر دو فرآیند با آنالیز پراش پرتو ایکس  آشکار شد.