Electrical and Mechanical Performance of Zirconia-Nickel Functionally Graded Materials

در تحقيق حاضر ماد ه ي شش لايه ي مركب (كامپوزيت) تدريجي ( اكسيد زيركونيوم/ نيكل ) به روش متالورژي پودر) ساخته شده است. ريزساختار، سختي سطحي و آناليز عنصري تر كيب ساخته شده مورد بررسي قرار گرفته و انقباض خطي، هدايت الكتريكي، چقرمگي شكست و سختي ويكرز ارزيابي شده اند. نتايج نشان مي دهند كه انقباض خطي كامپوزيت لايهاي با محتواي نيكل كاهش پيدا كرده است. قابليت هدايت الكتريكي YSZ/Ni به شدت به محتواي نيكل آن وابسته است. قابليت هدايت الكتريكي به عنوان تابعي از مقدار نيكل نمودار s شكل دارد. سختي ويكرز براي YSZ/Ni از سراميك خالص YSZ كمتر بوده و با كاهش چگالي لايه ي YSZ/Ni FGM به علت تخلخل لايه-ي مياني FGM بعد از تف جوشي كاهش پيدا كرده است. همچنين سختي ساختار به دست آمده از كامپوزيت لايه اي با افزايش محتواي نيكل از 0 تا 50 درصد افزايش پيدا كردهاست. مواد تدريجي چقرمگي شكست بالاتري (31 MPa m0.5) در مقايسه با كامپوزيت هاي لايه اي نشان دادند.

In the present work, six-layered (Zirconia/Nickel) functionally graded materials were fabricated via powder metallurgy technique (PMT). The microstructure, fracture surface and the elemental analysis of the prepared components were studied, and their linear shrinkage, electrical conductivity, fracture toughness and Vickers hardness were evaluated. The results show that the linear shrinkage of the non-graded composites was reduced with the nickel content. The electrical conductivity of the YSZ/Ni was strongly depended on its nickel content. The electrical conductivity as a function of nickel content had a typical ‘S’ shape curve. Vickers’s hardness of YSZ/Ni was lower than that of pure ceramic YSZ and was reduced by decreasing the density of the layer of YSZ/Ni FGM, which was attributed to the pores in intermediate layers in the FGM after sintering stage. Also, the fracture toughness obtained by the non-graded composite increases with an increase in nickel content from 0 % to 50% Ni. The functionally graded materials exhibited a high fracture toughness (31 MPa m1/2) compared to the non-graded composite.