اثر افزودن AlN بر رفتار سينتر بدون فشار و خواص مكانيكي، ريزساختاري و خواص حرارتي نانوكامپوزيت ZrB2-SiC

كامپوزيت هاي سراميكي ZrB220 vol.%SiC از پودرهاي خام تجاري موجود بوسيله فرآيند سينتر بدون فشار در دماي ۲۱۰۰ درجه سانتي گراد براي يك ساعت تحت اتمسفر آرگون تهيه شدند. همچنين AIN در مقادير 0, 5, 10, 15 و 20 درصد حجمي به عنوان تقويت كننده به آن ها اضافه شد. به منظور اختلاط بهتر، پودرها به مدت يك ساعت تحت آسياي سياره اي با گلوله و محفظه از جنس كاربيد تنگستن قرار گرفتند، سپس تحت پرس هيدروليك به قرص تبديل شدند. قرص ها ابتدا پيروليز و سپس سينتر شدند. مورفولوژي و ريزساختار نمونه ها بوسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخص و همچنين آناليز فازي XRD جهت تعيين نوع فازها بكار گرفته شد. آزمايش ها سختي سنجي، آناليز حرارتي و چقرمگي شكست از نمونه ها به عمل آمد. انقباض نمونه ها قبل و بعد از فرآيند سينتر اندازه گيري شد. مشخص شد كه با افزودن AIN به كامپوزيت ZrB2SiC چقرمگي شكست، دانسيته نسبي، انقباض و سختي افزايش يافت. اندازه ذرات و تخلخل همزمان با افزودن AlN كاهش چشمگيري داشت. افزودن AIN تا ۱۰% حجمي، چقرمگي شكست، دانسيته نسبي و سختي را به ترتيب تا 87/3 مگاپاسكال در مجذور متر، 98% و 8/14 گيگاپاسكال براي نمونه ي ZrB220 vol.% SiC 10 vol.% AIN افزايش داد. افزايش مقدار بيشتر AIN نه تنها خواص مكانيكي را افزايش نداد، بلكه بدليل برهم كنش فازهاي موجود، باعث كاهش اين خواص شد. همچنين رفتار حرارتي از دماي محيط تا 1300 درجه سانتي گراد مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزودن AIN ، نفوذ حرارتي و هدايت حرارتي نانوكامپوزيت را كاهش مي دهد كه اين امر احتمالا بخاطر ريزدانه شدن ساختار با ورود AIN است.