تاثیر روش احیاء بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینا- کبالت

هدف این پژوهش مقایسه روش های احیای کامپوزیت آلومیناکبالت از اسپینل آلومینات کبالت از نظر خواص مورد نظر بود. برای دستیابی به هدف فوق، احیاء اسپینل با سه روش بستر کربنی، احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم (آلومینوترمیک) و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج نشان داد که احیاء اسپینل از روش بستر کربنی فرآیندی زمان بر بود که در نهایت با رشد دانه افراطی فاز فلزی رو به رو می شود. نمونه های پودری حاوی آلومینا و اسپینل احیاء شده به کبالت و آلومینا با روش آلومینوترمیک به همراه نمونه پودری حاوی آلومینا، اسپینل و فلز آلومینیوم با روش پلاسمای جرقه ای با فشار mpa 30 در دمای c 1400 به مدت ده دقیقه زینتر شدند و سپس تحت بررسی های ریزساختار، فازی و خواص مکانیکی قرار گرفتند. چگالی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم بعد از زینتر به حدود 87% چگالی تئوری خود رسید در حالی که چگالی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به حدود 95% چگالی تئوری خود رسید. استحکام خمشی نمونه ی احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب حدود mpa 227 و mpa 354 شد. سختی نمونه ی احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب حدود gpa 8/9 و gpa 4/11، چقرمگی شکست نمونه ی احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب به حدود mpa.m1/2 2/7 و mpa.m1/2 1/9 رسید. بر این اساس مقایسه دو روش، احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر نشان داد. احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر می تواند گزینه مناسب تری برای احیاء باشد زیرا بدون هیچ گونه عملیات حرارتی اضافه قبل از زینتر، منجر به ریزساختاری ریزتری می شود. همچنین اتصالات سرامیکفلز بهبود می یابد که منجر به بهبود خواص مکانیکی می گردد.

Reduction Effect on Microstructure and Mechanical Properties of Alumina-Cobalt Composite

The purpose of this research was to compare different reduction methods of aluminacobalt composite from cobalt aluminate spinel. For this approach, the reduction of spinel with three methods of coke bed, reaction reduction with aluminum powder and reaction reduction with aluminum powder during sintering were investigated. The comparison of the results showed that the coke bed method was too time consuming which finally lead to excessive growth of the metal grains. The density of the sample which prepared from reaction reduction after sintering was 87% of theoretical density, while the density of the sample prepared from reaction reduction during sintering was 95%. The bending strengths of the reduced sample after sintering and during sintering were 227 and 354 Mpa respectively and The hardness of those samples were 7.2 and 9.1 Mpa.m1/2 respectively. With comparison of these results, it is clear that the reaction reduction during sintering method was a better way with no extra heat treatment and fines microstructure. Although this method can solve the wetting problem between metal and ceramic and leads to higher density which helps better mechanical properties.