نویسندگان
دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع مواد و فناوریهای ساخت پژوهشکده سرامیک، تهران، ایران.
چکیده
در این تحقیق، نانوکامپوزیت ZrB2-SiCبه روش سینتر بدون فشار تولید گردید. از پودر AlN در مقیاس میکرون به عنوان افزودنی اسـتفاده شـد. بـه منظور بررسی تأثیر حضور همزمان ذرات SiC نانو و میکرون ابتدا پودر ZrB2به همراه درصدهای مختلف از SiC نانو و میکرون در آسیاب سیارهای با به مـدت دو ساعت با سرعت 200rpm آسیاب شدند. مخلوط حاصل پس از پرس گرم اولیه در دمای 80oC و فشار 100MPa 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 نمونه ها اندازه گیـری 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 نمونه ها در ترکیبات مختلف نشان می دهند که با تغییر درصد حجمی SiC نانو از 20 درصد حجمی نانو به 15درصد نانو و پنج درصد میکرون، کاهش در تخلخل و افزایش در چگالی رخ می دهد. با بررسی ریزساختاری و اندازه گیری خواص مکانیکی نمونه ها بیشترین سختی و چقرمگی شکست نیز، در ترکیب دارای به ترتیـب 15 و 5 درصد حجمی SiC نانو و میکرون و با مقادیر 15/9Gpa و 4/9 Mpa.m1/2 مشاهده شد. با افزودن ذرات 7/5 درصـد حجمـی AlN چگـالی بـه 98/1 درصـد و مقادیر سختی و چقرمگی شکست به 17/1GPa و 5/7 Mpa.m1/2 افزایش یافت .
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Investigation on Microstructure, Mechanical Properties and Pressureless Sintering Behavior of ZrB2-SiCnano/micron Composites Toughened by AlN
نویسندگان [English]
- Zeynab Nasiri
- Mehri Mashhadi
Malek-e-Ashtar University of Technology, Faculty of Materials & Manufacturing Processes, Tehran, Iran
چکیده [English]
In the present paper, ZrB2-SiC nanocomposite was developed by pressureless sintering method. Micro
sized AlN powder and SiC powderes at nano and micro-sized scale were used as additive. In order to produce
composite samples, the primary powders were milled and blended in planetary ball mill apparatus with rotational speed
of 200rpm and then processed using hot pressing (80ᵒC and 100MPa), cold isostatic press and sintering at 2150ᵒC. The
values of relative density and porosity of samples were measured to evaluate the effect of presence of micro-sized SiC
and SiC nano particles simultaneously on the pressureless sintering behavior of ZrB2-SiC. In order to compare the
microstructure and mechanical properties of samples Scanning Electron microscopy (SEM), equipped with EDS
spectroscopy, XRD analysis, hardness and toughness tests were used. The results show that as the volume percentage of
nano SiC decreases to 15 vol.% and AlN increases to 7.5 vol.% the hardness (17.1 GPa), toughness (5.7 MPa.m1/2) and
relative density (98.1%) increase.
کلیدواژهها [English]
- Ultra high temperature ceramics
- ZrB2-SiCnano/micron composites
- Pressureless sintering
- mechanical properties