بررسی تاثیر همزمان ذرات کاربید سیلیسیم نانو و میکرون بر خواص ریزساختاری و رفتار مکانیکی کامپوزیت بر پایه دیبورید زیرکونیم تقویت شده با نیترید آلومینیم

در این تحقیق، تف جوشی نانوکامپوزیت zrb2sic به روش تف جوشی بدون فشار بررسی گردید. از پودر aln در مقیاس میکرون به عنوان تقویت کننده استفاده شد. به منظور بررسی تاثیر حضور همزمان ذرات sic نانو و میکرون ابتدا پودر zrb2 به همراه درصدهای مختلف از sic نانو و میکرون در آسیاب سیاره ای با به مدت 2 ساعت با سرعت rpm200 آسیاب شدند. مخلوط حاصل ابتدا توسط پرس تک محوری در دمای c°80و فشار mpa100 پرس گردید و سپس تحت فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (cip) قرار گرفته و در دمای 2150 درجه سانتیگراد در اتمسفر آرگون زینتر شد. به منظور تعیین نسبت بهینه sic نانو به میکرون، چگالی نسبی، سختی و چقرمگی نمونه ها اندازه گیری شد. سپس ذرات aln به کامپوزیت zrb2sic اضافه شده و ریزساختار و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه ها در ترکیبات مختلف نشان می دهند که با تغییر درصد حجمی sic نانو از 20 درصد حجمی نانو به 15 درصد نانو و 5 درصد میکرون، کاهش در تخلخل و افزایش در چگالی نسبی (1/95) رخ می دهد. با بررسی ریز ساختاری و اندازه گیری خواص مکانیکی نمونه ها بیشترین سختی و تافنس شکست نیز، در ترکیب دارای به ترتیب 15 و 5 درصد حجمی sic نانو و میکرون و با مقادیر gpa9/15 و mpa.m1/29/4 مشاهده شد. با افزودن ذرات aln چگالی نسبی به 1/98 درصد و مقادیر سختی و چقرمگی شکست به gpa1/17 و mpa.m1/27/5 افزایش یافت.

Investigation on microstructure, mechanical properties and pressureless sintering behavior of ZrB2-SiCnano/micron composites toughened by AlN

In the present paper, ZrB2SiC was developed by pressureless sintering method and SiC powder at nano and microsized scale was used as reinforcement phase. AlN was added to this composite from 2.5 to 15 vol.% as sintering aid. In order to produce composite samples, the primary powders were milled and blended in planetary ball mill apparatus with rotational speed of 200rpm and then processed using uniaxial press (70ᵒC and 70MPa), cold isostatic press (200MPa), Pyrolysis (1000ᵒC) and sintering (2150ᵒC). The values of relative density and porosity of samples were measured to evaluate the effect of presence of microsized SiC and SiC nano particles simultaneously on the pressureless sintering behavior of ZrB2SiC. In order to compare the microstructure and mechanical properties of samples Scanning Electron microscopy (SEM), equipped with EDS spectroscopy, XRD analysis, hardness and toughness tests were used. The results show that as the volume percentage of nano SiC decreases to 15 vol.% and AlN increases to 7.5 vol.% the hardness, toughness, relative density and shrinkage initially increase and then decrease