تاثیر افزودن zrc در فرآیند تف‌جوشی بدون فشار کامپوزیت هیبریدی zrb2-sicn/sicm-si3n4 بر خواص فیزیکی، مکانیکی و مکانیزم رشد ترک آن

توجه به سرامیک های فوق دمابالا به دلیل فناوری های قرن بیست و یکم و تلاش برای ساخت سامانه های حفاظت حرارتی قابل استفاده مجدد و سایر ترکیبات موردنیاز برای نسل های آینده وسایل نقلیه هوا فضایی مافوق صوت، به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. در این پژوهش افزودن کاربید زیرکونیم (zrc) به عنوان تقویت کننده در مقادیر 5 تا 40 درصد حجمی بر رفتار خواص مکانیکی و مکانیزم رشد ترک zrb2-sicn/m (دارای 3 درصد حجمی سیلیکون نیترید si3n4) موردبررسی قرار گرفت. جهت ارزیابی از سختی سنجی ویکرز، چگالی ارشمیدس و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج نشان داد؛ میزان انقباض حجمی با افزایش میزان zrc کاهش می یابد. بالاترین افزایش چگالی نسبی نمونه ها با افزایش مقدار zrc در نمونه zrb2-sicn/m-30%zrc به میزان (97.04) درصد است. با توجه به این که ترک نمی تواند از میان ذرات zrc عبور کند؛ این ذرات از طریق دو سازوکار تغییر مسیر ترک و پل زنی ترک باعث افزایش چقرمگی می شوند. همچنین نمونه حاوی 30 درصد حجمی zrc بیشترین مقدار چقرمگی شکست (mpa.m226.1/4) و سختی (gpa 16.3) را دارد.

influence of zrc addition on the physical, mechanical properties, and crack growth behavior of zrb2-sicn/sicm-si3n4 hybrid composite fabricated through pressureless sintering process

attention to ultrahigh temperature ceramics has increased significantly due to the advancements in 21^st century technologies and efforts to develop reusable thermal protection systems and other compounds required for future generations of hypersonic aerospace vehicles. in this research, the addition of zirconium carbide (zrc) as a reinforcement in volumes ranging from 5 to 40% was investigated for its impact on the mechanical properties and crack growth behavior of zrb₂-sicn/m composites) with 3% silicon nitride (si₃n₄) by volume) the results indicate that volumetric shrinkage decreases with increasing zrc content. the highest relative density increase was observed in the zrb₂-sic_n/m-30%zrc sample, with a percentage increase of 97.04%. since cracks cannot pass through the zrc particles, these particles increase the toughness by altering the crack path and bridging the crack. moreover, the sample containing 30% volume fraction of zrc exhibited the highest fracture toughness (4.26 mpa.m^1/2) and hardness (16.3 gpa).