بررسی مقاومت به اکسایش کامپوزیت hfczrctic در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد: نقش نانوکربن سیاه و سیلیسیوم

مقدمه و اهداف: کامپوزیت hfczrctic، جزء خانواده سرامیک‌های بسیار دما بالا است که در سپرهای حرارتی برای فضاپیماها، پوشش کوره‌ها، اجزای هواپیمای مافوق صوت و اجزای راکتور هسته‌ای استفاده می‌شوند. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر نانوکربن سیاه و سیلیسیوم بر مقاومت به اکسایش کامپوزیت hfczrctic است.مواد و روش‌ها: برای دستیابی به هدف این پروژه، چهار کامپوزیت hfczrctic ،hfczrctic حاوی نانوکربن سیاه، hfczrctic حاوی سیلیسیوم و hfczrctic حاوی نانوکربن سیاه و سیلیسیم، به‌طور همزمان در دمای 2000 درجه سانتی‌گراد به روش پلاسمای جرقه‌ای تف‌جوشی شدند. فرآیند اکسایش با استفاده از آنالیز حرارتی افتراقی و آنالیز توزین حرارتی در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد انجام شد. ارزیابی ریزساختاری و شناسایی فاز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و تفرق اشعه ایکس انجام شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که تغییرات وزن برای نمونه‌های hfzrti-si ،hfzrti-c.bn ،hfzrti و hfzrti-c.bn-si، به‌ترتیب برابر با 13/5، 16/9، 12/9 و 7 درصد است. به علاوه نتایج آنالیز حرارتی افتراقی نشان داد که در نمونه‌های hfzrti-si ،hfzrti-c.bn ،hfzrti و hfzrti-c.bn-si، دمای شروع اکسایش به‌ترتیب در 480، 400، 500 و 580 درجه سانتی‌گراد رخ داده است که بیانگر آن است که با کاهش دمای شروع اکسایش، میزان تغییرات وزن بیشتر شده است. نتیجه‌گیری: مشخص شد که در نمونه‌های hfzrti و hfzrti-c.bn، فازهای شناسایی شده پس از اکسایش، شامل اکسید هافنیوم، اکسید زیرکونیوم و اکسید تیتانیوم و در نمونه‌های hfzrti-si و hfzrti-c.bn-si علاوه بر این فازها، اکسید سیلیسیوم نیز وجود دارد.

investigating the oxidation resistance of hfczrctic composite at 1200 °c: the role of nano carbon black and silicon

introduction and objectives: the hfczrctic composite is part of the family of ultra-high temperature ceramics used in heat shields for spacecraft, furnace linings, supersonic aircraft components, and nuclear reactor components. the purpose of this research is to investigate the effect of nanocarbon black and silicon on the oxidation resistance of hfczrctic composite.materials and methods: four composites, including hfczrctic, hfczrctic containing nano carbon black, hfczrctic containing silicon, and hfczrctic containing nano carbon black and silicon simultaneously were sintered at 2000 °c by spark plasma method. the oxidation process was carried out using differential thermal analysis (dta) and thermal gravimetry analysis (tga) at a temperature of 1200 °c. microstructural evaluation and phase identification were done using a scanning electron microscope and x-ray diffraction.results: the results showed that the weight changes for hfzrti, hfzrti-c.bn, hfzrti-si and hfzrti-c.bn-si samples were obtained to be 13.5%, 16.9%, 12.9%, and 7%, respectively. in addition, the results of differential thermal analysis (dta) revealed that in the samples of hfzrti, hfzrti-c.bn, hfzrti-si and hfzrti-c.bn-si, the starting temperature of oxidation occurred at 480 °c, 400 °c, 500 °c, and 580 °c, respectively, indicating the lower the starting temperature of oxidation, the higher the weight changes.conclusion: it was found that in hfzrti and hfzrti-c.bn samples, the detected phases after oxidation included hafnium oxide, zirconium oxide, and titanium oxide. these phases along with silicon oxide were identified in hfzrti-si and hfzrti-c.bn-si samples.