عنوان مقاله :
ساخت و بررسي ريزساختاري سراميك‌هاي پايه TiB2 با افزودني‌هاي SiC و Si3N4
عنوان به زبان ديگر :
Fabrication and microstructural study of TiB2-based ceramics with SiC and Si3N4 additives
پديد آورندگان :
دشتي گرمي، محمد دانشگاه محقق اردبيلي - دانشكده فني و مهندسي - گروه آموزشي مهندسي مكانيك، اردبيل، ايران , حميدزاده محاسني، زهرا دانشگاه محقق اردبيلي - دانشكده فني و مهندسي - گروه آموزشي مهندسي مكانيك، اردبيل، ايران , احمدي، زهره دانشگاه محقق اردبيلي، اردبيل، ايران , شاهدي اصل، مهدي دانشگاه محقق اردبيلي - دانشكده فني و مهندسي - گروه آموزشي مهندسي مكانيك، اردبيل، ايران
كليدواژه :
تفجوشي , دي‌بوريد تيتانيم , كاربيد سيليسيم , نيتريد سيليسيم , ريزساختار
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، چهار نمونه سراميكي فوق دما بالاي پايه دي‌بوريد تيتانيم يعني نمونه‌هاي بدون افزودني، داراي نيتريد سيليسيم (5 درصد وزني)، داراي كاربيد سيليسيم (20 درصد حجمي) و داراي هر دو افزودني نيتريد و كاربيد سيليسيم به روش تفجوشي پلاسماي جرقه‌اي (SPS) در دماي 1900 درجه سانتي‌گراد به مدت 7 دقيقه با فشار 40 مگاپاسكال ساخته شد. ريزساختار كامپوزيت‌هاي پايه TiB2 به خاطر افزودن SiC و Si3N4 تحت تاثير قرار گرفت و چگالي نسبي و قابليت تفجوشي نمونه‌ها بهبود قابل توجهي پيدا كرد. از آناليز‌هاي فازي (XRD)، ميكروسكوپي (SEM) و شيميايي (EDS) و همچنين آزمون چگالي‌سنجي براي مشخصه‌يابي استفاده شد. طبق اين آناليز‌ها فازهاي TiN، SiO2 و نانو ورقه BN در نمونه‌هاي TiB2-SiC-Si3N4 و TiB2-Si3N4 به خاطر واكنش شيميايي SiC و Si3N4 با ناخالصي‌هاي اكسيدي سطح ذرات TiB2 (B2O3 و TiO2) تشكيل يافت. زدودن لايه‌هاي اكسيدي مضر و تشكيل فازهاي ثانويه مختلف سبب جلوگيري از رشد دانه‌هاي زمينه TiB2 و همچنين تكامل ريزساختاري و فازي سراميك‌هاي پايه TiB2 شد. افزون بر اين، قابليت تفجوشي پذيري با ساز و كار تفجوشي فاز مايع در نتيجه تشكيل فاز مايع SiO2 به هنگام فرآيند تفجوشي افزايش پيدا كرد.
چكيده لاتين :
In this research, four titanium diboride based ultra-high temperature ceramics: monolithic TiB2 (additive free), TiB2-5 wt% Si3N4, TiB2-20 vol% SiC and TiB2-20 vol% SiC-5 wt% Si3N4 samples were fabricated by spark plasma sintering process at 1900 °C for 7 min under 40 MPa. The microstructures of TiB2-based composites were affected by the introduction of SiC and Si3N4 additives as the relative densities and sinterability of the samples significantly improved. The XRD, SEM and EDS analyses as well as density measurements were employed as the characterization methods. Based on these analyses, the in-situ formation of TiN, SiO2 and BN nano-platelets in the TiB2-Si3N4 and TiB2-SiC-Si3N4 samples, due to the chemical reaction of SiC and Si3N4 with the surface oxide impurities of TiB2 particles (TiO2 and B2O3) was verified. The elimination of such harmful oxide films and the in-situ formation of several secondary phases led to the prevention of fanatic grain growth of TiB2 matrix and microstructural development and phase evolution of TiB2-based ceramics. In addition, the sinterability of samples increased via liquid phase sintering mechanism as a result of formation of molten SiO2 during the sintering process.
عنوان نشريه :
انجمن مهندسي ساخت و توليد ايران
