بررسی تأثیر همزمان ذرات SiC نانو و میکرون بر استحکام خمشی و رفتار سینتر بدون فشار کامپوزیت بر پایه دی‌بورید زیرکونیم (ZrB2) تقویت‌شده با نیترید آلومینیوم (AlN)

Abstract

در این تحقیق، نانوکامپوزیت ZrB2-SiC به روش سینتر بدون فشار تولید گردید. از پودر AlN در مقیاس میکرون به عنوان افزودنی استفاده شد. به منظور بررسی تأثیر حضور همزمان ذرات SiC نانو و میکرون ابتدا پودر ZrB2 به همراه درصدهای مختلف از SiC نانو و میکرون در آسیاب سیاره‌ای با به مدت دو ساعت با سرعت rpm200 آسیاب شدند. مخلوط حاصل پس از پرس گرم اولیه در دمای oC80 و فشار MPa100 تحت فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (CIP) قرار گرفته و در دمای 2150 درجه سانتی‌گراد سینتر شد. به منظور تعیین نسبت بهینه SiC نانو به میکرون، چگالی نسبی، سختی و چقرمگی نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. سپس، ذرات AlN به کامپوزیت ZrB2-SiC اضافه شده و ریزساختار و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه‌ها در ترکیبات مختلف نشان می‌دهند که با تغییر درصد حجمی SiC نانو از 20 درصد حجمی نانو به 15 درصد نانو و پنج درصد میکرون، کاهش در تخلخل و افزایش در چگالی رخ می‌دهد. با بررسی ریز‌ساختاری و اندازه‌گیری خواص مکانیکی نمونه‌ها بیشترین سختی و چقرمگی شکست نیز، در ترکیب دارای به ترتیب 15 و 5 درصد حجمی SiC نانو و میکرون و با مقادیر Gpa9/15 و Mpa.m1/29/4 مشاهده شد. با افزودن ذرات 5/7 درصد حجمی AlN چگالی به 1/98 درصد و مقادیر سختی و چقرمگی شکست به GPa1/17 و Mpa.m1/27/5 افزایش یافت.