مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - شكل دهي و تف جوشي قطعه سراميك از جنس سيالون

چكيده فارسي :

سيالون كه محلول جامدي از نيتريدسيليسيم است، بسته به روش ساخت، تركيب اوليه، استوكيومتري، تركيب فازي و ديگر موارد، خواص و ويژگي‌هاي متفاوتي نشان مي‌دهد. در اين تحقيق ساخت تركيب‌هاي مختلف به كمك فرآيندهاي مختلف تف جوشي بدون فشار، پرس داغ و جرقه پلاسما (SPS) انجام شد و خواص ريزساختاري و مكانيكي آن مورد بررسي قرار گرفت. بررسي‌ها نشان داد اگرچه روش‌هاي مختلف نتايج متفاوتي در پي خواهند داشت لكن مشاهده مي‌شود در روش ارزان قيمت و صنعتي تف جوشي بدون فشار خواص به‌دست آمده قابل رقابت با ديگر روش‌ها است. بررسي تركيب اوليه نمونه‌ها نيز نشان داد افزودني‌هاي مختلف بسته به ميزان و نسبتي كه باهم دارند در نهايت تركيب فازي متفاوتي نشان مي‌دهند. هرچه افزودني‌هاي اكسيدي بيشتر باشند مقدار فاز مايع در حين تف جوشي بيشتر و علاوه بر دست‌يابي به چگالش بالاتر، استحاله فاز نيز كامل‌تر پيش مي‌رود. يكي از فاكتورهاي اساسي در فرآيند تف جوشي انتخاب كمك تف جوش مناسب است. در اين پژوهش از اكسيد ايتريم به عنوان كمك تف جوش استفاده شده زيرا اين تركيب از لحاظ شعاع يوني در حالت بهينه اي قرار داشته و در مجموع خواص مطلوبي دارد. نمونه‌هاي ساخته شده با تركيب بتاسيالون به دليل مقدار افزودني زيادي كه لازم دارند از اين قاعده پيروي مي‌كنند. در كل اكثر نمونه‌ها نتايج خوبي نشان دادند كه در روش تف جوشي پرس داغ نمونه شماره 2 با ساختار كامپوزيتي آلفا و بتا به چگالي حدود 14/98%، سختي بيش از 3500 ويكرز و استحكام خمشي نزديك به 370 مگاپاسكال رسيده است. همچنين در روش تف جوشي با جرقه پلاسما نيز نمونه 2 با چگالي نزديك به چگالي تيوري، عدد سختي بيش از 3200 ويكرز و استحكام خمشي حدود 383 مگاپاسكال به عنوان نمونه بهينه اين روش انتخاب شد. اما در روش صنعتي تف جوشي بدون فشار نمونه هاي 2و 4 با ساختار كامپوزيتي آلفا و بتا با چگالي حدود 95% بيشترين ميزان چگالش را به خود اختصاص دادند. نمونه هاي 1و3 به دليل عدم تراكم كامل در حين فرآيند تف جوشي به چگالي حدود 85% رسيدند. در مورد عدد سختي در اين روش تف جوشي مي توان گفت نمونه 4 با سختي معادل 2132 ويكرز بيشترين ميزان سختي را در بين نمونه ها به خود اختصاص داده است.