بررسی تاثیر افزودن tib2 بر خواص مکانیکی و رفتار اکسیداسیون حرارتی نانوکامپوزیت zrb2-sic-tib2 تف‌جوشی شده به روش بدون فشار

سرامیک‌های فوق دما بالا به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد، پتانسیل کافی برای کاربردهای هوافضایی، نظامی و صنعتی را دارا می‌باشند. یکی از این سرامیک‌ها کامپوزیت zrb2 ‒sic است که مورد توجه واقع شده و تحقیقات بسیاری روی آن صورت گرفته است. در این تحقیق اثر افزودن tib2 بر رفتار تف‌جوشی بدون فشار، خواص مکانیکی، ریزساختاری و حرارتی نانوکامپوزیت zrb2 ‒sic مطالعه شد. بدین منظور ذرات tib2 با مقادیر متفاوت 0، 5، 10، 15، 20، 25 و 30 درصد‌ وزنی و ذرات b4c به مقدار ثابت 3 درصد وزنی به زمینه نانوکامپوزیت zrb2 ‒15/5 vol.% sicnano/micron افزوده شدند. ترکیبات بدست آمده توسط آسیاب ماهواره‌ای به مدت 2 ساعت با سرعت rpm300 آسیاب شدند. مخلوط‌های حاصل ابتدا توسط پرس تک محوری با فشار mpa100 پرس شدند و سپس تحت فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (cip) با فشار  mpa200 قرار گرفتند. در ادامه نمونه‌ها در دمای °c2100 تحت اتمسفر آرگون به روش بدون فشار تف‌جوشی شدند. نتایج حاصل شده نشان داد که تشکیل محلول جامد b2(zr,ti) در ترکیبات منجر به بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی در نمونه‌ها شده است. نتایج بدست آمده از بررسی ترکیبات مختلف نشان داد که بالاترین خواص در نمونه حاوی 30 درصد وزنی tib2 با چگالی نسبی 96/66%، سختی و چقرمگی شکست gpa 16/74 و mpa.m1/2 4/69  بدست آمد. نتایج نشان داد که با افزودن tib2 بهبودی در میزان مقاومت به اکسیداسیون نمونه‌ها حاصل نشده و بالاترین مقاومت به اکسیداسیون در نمونه فاقد تقویت‌کننده tib2 با نرخ فرسایش جرمی و خطی  mg/s1/37 و  mm/s1/03 مشاهده شده است. 

investigating the effect of adding tib2 on mechanical properties and thermal oxidation behavior of zrb2-sic-tib2 nanocomposite sintered by pressureless method

high-temperature ceramics possess significant potential for aerospace, military, and industrial applications due to their unique properties. one such ceramic is the zrb2-sic composite, which has garnered considerable attention and extensive research. this study investigated the effect of adding tib2 on the pressureless sintering behavior, as well as the mechanical, microstructural, and thermal properties of the zrb2-sic nanocomposite. for this purpose, tib2 particles were added in varying amounts of 0, 5, 10, 15, 20, 25, and 30 weight percent, with a constant amount of 3 weight percent b4c, to the zrb2-15.5 vol.% sic nano/micron matrix. the resulting powders were ball-milled for 2 hours at 300 rpm. the resulting mixtures were first uniaxially pressed at 100 mpa and then subjected to cold isostatic pressing (cip) at 200 mpa. the samples were subsequently sintered at 2100°c in an argon atmosphere using the pressureless sintering method. the results indicated that the formation of the solid solution (zr,ti)b2 in the compositions led to improvements in the physical and mechanical properties of the samples. the highest properties were observed in the sample containing 30 weight percent tib2, with a relative density of 96.66%, hardness of 16.74 gpa, and fracture toughness of 4.69 mpa.m1/2. the results also showed that the addition of tib2 did not improve the oxidation resistance of the samples, with the highest oxidation resistance observed in the sample without tib2, which had a mass erosion rate of 1.37 mg/s and a linear erosion rate of 1.03 mm/s.