ساخت و بررسی ریزساختاری سرامیک‌های پایه TiB2 با افزودنی‌های SiC و Si3N4

Abstract

در این پژوهش، چهار نمونه سرامیکی فوق دما بالای پایه دی‌بورید تیتانیم یعنی نمونه‌های بدون افزودنی، دارای نیترید سیلیسیم (5 درصد وزنی)، دارای کاربید سیلیسیم (20 درصد حجمی) و دارای هر دو افزودنی نیترید و کاربید سیلیسیم به روش تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای (SPS) در دمای 1900 درجه سانتی‌گراد به مدت 7 دقیقه با فشار 40 مگاپاسکال ساخته شد. ریزساختار کامپوزیت‌های پایه TiB2 به خاطر افزودن SiC و Si3N4 تحت تاثیر قرار گرفت و چگالی نسبی و قابلیت تفجوشی نمونه‌ها بهبود قابل توجهی پیدا کرد. از آنالیز‌های فازی (XRD)، میکروسکوپی (SEM) و شیمیایی (EDS) و همچنین آزمون چگالی‌سنجی برای مشخصه‌یابی استفاده شد. طبق این آنالیز‌ها فازهای TiN، SiO2 و نانو ورقه BN در نمونه‌های TiB2-SiC-Si3N4 و TiB2-Si3N4 به خاطر واکنش شیمیایی SiC و Si3N4 با ناخالصی‌های اکسیدی سطح ذرات TiB2 (B2O3 و TiO2) تشکیل یافت. زدودن لایه‌های اکسیدی مضر و تشکیل فاز‌های ثانویه مختلف سبب جلوگیری از رشد دانه‌های زمینه TiB2 و همچنین تکامل ریزساختاری و فازی سرامیک‌های پایه TiB2 شد. افزون بر این، قابلیت تفجوشی پذیری با ساز و کار تفجوشی فاز مایع در نتیجه تشکیل فاز مایع SiO2 به هنگام فرآیند تفجوشی افزایش پیدا کرد.