مقاومت به گسترش ترك در دماهاي بالا و نقش ارتباطي آن با مقاومت به شوك و خستگي گرمايي

Thermal Stress Resistance to Fracture and its Relation to with Resistance to Thermal Fatigue and Shock

بررسي و مطالعه سراميكهاي بر پايه سيليسيم در راستاي فهم رفتار ترمو مكانيكي آنها و نقش ريزساختار (اندازه و مرفولوژي دانه‌ها) و محتوي فازي به خصوص فاز بين دانه‌اي برروي اين رفتار از اهداف اصلي اين مطالعه است. بر اين اساس نمونه‌هايي از نيترو سيليسيم با ريز ساختار و يا محتوي فاز شيشه متفاوت تهيه و آزمايشات مكانيكي گرم و سرد بر روي آنها اعمال شد. براي مطالعه رفتار گسترش ترك نيترو سيليسيم تحت تنشهاي گرمايي، نمونه‌هايي ( با همان نوع ريز ساختارهاي مورد استفاده در آزمايشات مكانيكي گرم) تحت سيكلهاي شوك و خستگي گرمايي قرار گرفتند. براي توسعه و ايجاد انواع ريز ساختار از انواع پودر با كيفيت متفاوت، انواع مواد كمك زينتر، انواع فرايندهاي شكل دهي و شرايط مختلف زينترينگ توسل جستيم. تحليل نتايج نشان مي‌دهد كه ماكزيمم مقاومت در برابر رشد ترك در آزمايشات ترمومكانيكي و شوك گرمايي براي نمونه‌هايي حاصل مي‌شود كه در آن اولا تبديل فازي پايان يافته باشد ثانيا ريز ساختار خود استحكام يافته1 از نظر مرفولوژي و اندازه دانه متبلور شده باشد( دانه‌هاي سوزني كشيده كه به طور يكنواخت در زمينه‌اي از دانه‌هاي ريز پراكنده شده باشد) ثالثا كريستاليزاسيون نسبي از فاز مرز دانه انجام گرفته باشد. اين شرايط به طور نسبي در نمونه‌هايي حاصل مي‌شود كه از پودر غني از فاز -Si3N4 با درصد بالايي از ماده افزودني اكسيد ايتريم (Y2O3) به عنوان كمك زينتر استفاده شده و در شرايط دمايي °C2000 به مدت يك ساعت مورد زينترينگ تحت بار (Mpa 45) قرار گرفته باشد.

Dense Silicon nitride was investigated to determine the effect of its microstructural parameters and densification on thermo-mechanical properties and thermal stress resistance to fracture initiation during a hot or cold mechanical and thermal shock testing. The different materials and microstructures were obtained by changing the parameters such as the type of the powder, additive, forming process and sintering condition. Maximum crack growth and thermal shock resistance of dense Si3N4 are achieved after complete conversion of the aàB transformation, and after the change in grain morphology towards elongated grain and the relative crystallization of the second phases have been obtained. The characteristics are obtained by a high a phase content of the starting powder, high Y2O3, and sintering condition of higher temperature (2000ْC), longer soaking times (1h) and load application at the beginning of the thermal cycle.