تاثیر افزودنی های کربنی سیلیسیم کاربید، سیلیسیم نانو لوله کربنی و سیلیسیم گرافیت بر خواص مکانیکی کامپوزیت zrb2-hfb2-tib2 ساخته شده به روش تفجوشی پلاسمای جرقه ای

کامپوزیت‌های دما بالا آنتروپی متوسط بر پایه zrb2-hfb2-tib2  با افزودنی های کربنی سیلیسم کاربید، سیلیسیم- نانو‌لوله کربنی و سیلیسیم -گرافیت به روش تف‌جوشی پلاسما ی‌جرقه ای ساخته شدند. تفجوشی نمونه‌ها، در دمای 2000 درجه سانتی‌گراد با مدت زمان نگهداری 10 دقیقه و فشار 40 مگاپاسکال به انجام رسید. تاثیر افزودنی های کربنی بر خواص‌مکانیکی از جمله سختی و چقرمگی شکست نمونه های تفجوشی شده بررسی و تحلیل شد و در نهایت با نمونه بدون افزودنی مقایسه شد. تصاویر اثر فررونده سختی، مسیر رشد ترک و همچنین سطح شکست نمونه با میکروسکوپ الکترونی روبشی ( fesem ) گرفته شد. نتایج افزایش قابل توجهی در مقدار سختی و چقرمگی شکست نمونه‌های دارای افزودنی کربنی به نسبت نمونه بدون افزودنی نشان داد که این افزایش می‌تواند بدلیل حضور افزودنی‌های کربنی و واکنش‌های آنها با اکسیدهای سطحی و کاهش میزان اکسیدهای سطحی، کاهش درصد تخلخل باز، چگالی نسبی بالاتر (به عنوان مثال 98/2 % در نمونه حاوی گرافیت و سیلیسیوم نسبت به نمونه بدون افزودنی 75/5 %)، افزایش مقدار تشکیل محلول جامد، و کاهش اندازه دانه باشد. همچنین با بررسی مسیر رشد ترک مشاهده شد که سازوکارهای چقرمه شدن از قبیل: انحراف ترک، شکسته شدن ذرات و شاخه‌ای شدن ترک می‌باشند.

effect of sic, si-cnt and si-gr additives on themechanical properties of zrb2-hfb2-tib2 compositeprepared via sps method

medium entropy high temperature composites based on zrb2-hfb2-tib2 with carbon additives silicon carbide, silicon-carbon nanotube and silicon-graphite were consolidated by spark plasma sintering method. sintering of the samples was done at a temperature of 2000 c with a holding time of 10 minutes and a pressure of 40 mpa. the effect of carbon additives on mechanical properties including hardness and fracture toughness of sintered samples was investigated and analyzed and finally compared with the sample without additives. the images of the effect of hardness indent, the crack growth path and also the fracture surface of the sample were taken with a scanning electron microscope (fesem). the results show a significant increase in the hardness and fracture toughness in the samples with carbon additives compared to without additives; this increase can be due to the presence of carbon additives and their reactions with surface oxides and reducing the amount of surface oxides, reducing the percentage of porosity, higher relative density (for example 98.5% for sample containing si and gr in comparison with 75.5% for without additives), increase the amount of solid solution formation, and decrease the grain size. also, by examining the path of crack growth, it was observed that the mechanisms of toughening are crack deviation, grain fracture, and crack branching.