بررسي اثر افزودن همزمان كاربيد سيليسيم( sic ) در دو مقياس نانو و ميكرون بر ريزساختار، خواص مكانيكي و رفتار زينتر بدون فشار كامپوزيت هاي فوق دما بالاي بر پايه ديبوريدزيركونيوم(zrb2)

Investigation on microstructure, mechanical properties and pressureless sintering behavior of ZrB2-SiCnano/micron composites

در اين تحقيق، نانوكامپوزيت ZrB2-SiC به روش زينتر بدون فشار توليد گرديد كه در تركيب اوليه كامپوزيت از 20 درصد حجمي SiC نانو استفاده شد. به منظور ساخت نمونه ها، پودر ZrB2 و پودرهاي SiC نانو و ميكرون در درصدهاي حجمي مختلف در آسياب سياره اي آسياب شده و مخلوط پودري گرانوله شده پس از پرس گرم اوليه در دماي oC80و فشار MPa100 تحت فرآيند پرس ايزواستاتيك سرد (CIP) قرار گرفت. در نهايت عمليات زينتر در دماي 2150 درجه سانتيگراد انجام شد. براي مقايسه ريزساختار و خواص مكانيكي نمونه ها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مجهز به طيف سنج EDS، آناليز XRD، تست سختي و تافنس شكست استفاده شد. دانسيته نسبي نمونه ها نيز به روش ارشميدس محاسبه گرديد. نتايج حاصل شده از تمامي نمونه ها در تركيبات مختلف نشان مي دهند كه با تغيير درصد حجمي SiC نانو از 20 درصد حجمي به 15 درصد و 5 درصد ميكرون، افزايش در دانسيته تا 1/95 درصد رخ مي دهد. با بررسي ريز ساختاري و اندازه گيري خواص مكانيكي نمونه ها بيشترين سختي و تافنس شكست نيز، در تركيب داراي به ترتيب 15 و 5 درصد حجمي SiC نانو و ميكرون و با مقادير Gpa15/9 و 4/9Mpa. m1/2 مشاهده شد.

In the present paper, ZrB2-SiC was developed by pressureless sintering method and SiC powder at nano and micro-sized scale was used as reinforcement phase. In order to produce composite samples, the primary powders were milled and blended in planetary ball mill apparatus with rotational speed of 20orpm and then processed using hot pressing (70ᵒC and 70MPa), cold isostatic press (200MPa), Pyrolysis (1000ᵒC) and sintering (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.%, the hardness, toughness, relative density and shrinkage initially increase and then decrease.