تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای سرامیک‌های پایه دی‌بورید زیرکونیمکاربید سیلیسیم تقویت شده با نانو‌الماس

در این پژوهش تاثیر افزودن الماس (در اندازه نانو) بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت‌های فوق دما بالای دی‌بورید زیرکونیم تقویت شده با 25 درصد حجمی کاربید سیلیسیم بررسی شد. بدین منظور، کامپوزیت دی‌بورید زیرکونیمکاربید سیلیسیم (به عنوان نمونه شاهد) و نمونه‌های دارای مقادیر مختلف از افزودنی نانو الماس (1، 2 و 3 درصد وزنی فاز زمینه) به روش تف جوشی پلاسمای جرقه‌ای ساخته شدند. فرآیند تف جوشی پلاسمای جرقه‌ای در دمای 1900 درجه سانتی‌گراد به مدت زمان هفت دقیقه و با اعمال فشار 40 مگاپاسکال به انجام رسید. افزودن نانو الماس تا میزان دو درصد وزنی، تاثیر چندانی بر فرآیند چگالش نداشت زیرا نمونه شاهد و نمونه‌های دارای یک و دو درصد وزنی نانو الماس به چگالی نسبی 100 درصد نزدیک شدند ولی چگالی نسبی نمونه حاوی سه درصد وزنی نانو الماس به زیر 99 درصد افت پیدا کرد. سختی نمونه شاهد 19.5 گیگاپاسکال و سختی نمونه‌های دارای 1، 2 و 3 درصد وزنی نانو الماس به ترتیب 23.4، 24.7 و 22.2 گیگاپاسکال سنجیده شد.  هر سه نمونه تقویت شده با نانو الماس، سختی بیشتری نسبت به نمونه شاهد داشتند ولی نمونه تقویت شده با سه درصد وزنی نانو الماس، اندکی دچار افت شد. چقرمگی شکست نمونه‌ها با افزایش میزان نانو الماس به شکل خطی از 4.3 مگاپاسکال جذر متر برای نمونه شاهد تا 5.8 مگاپاسکال جذر متر برای نمونه دارای سه درصد وزنی نانو الماس افزایش یافت. فرآیند تف جوشی از نوع واکنشی بود زیرا بخشی از افزودنی نانو الماس به هنگام فرآوری به فاز گرافیت دگرگون شد و بخشی دیگر از آن ضمن احیای ناخالصی‌های اکسیدی سطح مواد اولیه به فازهای کاربید زیرکونیم و کاربید بور تبدیل گشت.