بررسی تاثیرنانو ذرات SiC بر چگالش و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB₂

پژوهشگر: مهران جابری زمهریر

استاد راهنما: دکتر مهدی قاسمی کاکرودی

استاد مشاور: دکتر محمد رضوانی

دانشگاه تبریز

تابستان 1394

چکیده: در این پژوهش کامپوزیت های سرامیکی SiC ZrB2–25 vol% به منظور بررسی تاثیر متغیرهای فرآیند (دما، زمان و فشار پرس گرم) و اندازه ذره SiC (20 نانومتر، 200 نانومتر و 5 میکرومتر) روی رفتارچگال شدن، متوسط اندازه دانه ZrB2 و سختی ویکرز ساخته شدند. یک روش طراحی آزمایش (روش تاگوچی) برای شناسایی میزان تاثیر هر یک از متغیرها و همچنین تعیین شرایط بهینه مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس تحلیل های آماری فشار و دمای پرس گرم به عنوان مهمترین متغیرهای موثر روی چگالی و سختی کامپوزیت های ZrB2–SiC تعیین شدند. به همین ترتیب، اندازه ذره SiC و زمان نگهداری به عنوان موثرترین متغیرها روی متوسط اندازه دانه ZrB2 شناخته شدند. مقادیر چگالی نسبی، متوسط اندازه دانه ZrB2، سختی ویکرز و چقرمگی شکست نمونه کامپوزیتی پرس گرم شده در شرایط بهینه (دمای 1850 درجه سانتی گراد، زمان 90 دقیقه، فشار 16 مگاپاسکال و SiC با اندازه ذره 200 نانومتر) به ترتیب برابر 100 درصد، 03/10 میکرومتر، 1/17 گیگاپاسکال و 9/5 مگاپاسکال جذر متر است. آزمون تاییدی انجام شده در شرایط بهینه، نشان داد نتایج تجربی بدست آمده با مقادیر پیش بینی شده به روش تاگوچی یکسان است. در نهایت، ساز و کارهای افزایش چگال شدن و چقرمگی شکست کامپوزیت های سرامیکی ZrB2–SiC مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و به تفصیل بیان شده است.

 تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح مقطع شکست نمونه که در آن حضور فازهای شیشه‌ای بوروسیلیکاتی کشیده شده روی دانه‌های ZrB₂ نمایان است.