بررسی تاثیر افزودنیهای آهن و گرافیت بر ریزساختار و رفتار زینترینگ کامپوزیتهای zrb2

زیرکونیوم دی­بوراید (zrb2) یکی از سرامیک­های فوق دما بالا (uhtc) است. تعدادی از کاربیدها و نیتریدهای گروه ivb و vb فلزات واسطه نیز به علت داشتن دمای ذوب بالاتر از cº3000 و بعضی خواص دیگر در این گروه جای می­گیرند. تعداد کمی از عناصر یا ترکیبات سرامیکی هستند که نقطه ذوبشان به cº3000 میرسد. نیاز به سرامیک­های دی­بورایدی چگال در صنایع مختلف باعث شده که تلاش قابل توجهی برای چگالش پودر دی­بورایدهای تجاری و در ­دسترس صورت گیرد. برای این منظور افزودنی­های فلزی و کمک زینترهای فاز مایع برای تسهیل چگالش و در نتیجه ساخت کامپوزیتهایی بر پایه zrb2مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین، مهمترین پیشرفت در چگالش دی­بورایدها رسیدن به بیشترین دانسیته با کمترین مقدار فاز ثانویه است زیرا این فازها ممکن است خواص دما بالای قطعه را تضغیف کنند. در این پژوهش اثر افزودنی آهن و گرافیت با درصدهای مختلف بر زینترینگ کامپوزیتهای حاصل بر پایه ی zrb2 توسط کوره های عملیات حرارتی برای بدست آوردن ماکزیمم دانسیته مورد بررسی قرار گرفت و درصد بهینه فاز ثانویه مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر دانسیته، ریزساختار نمونه ها با استفاده از sem وxrd و همچنین خواص مکانیکی کامپوزیتهای حاصل به کمک تستهای خواص مکانیکی شامل سختی سنجی، تافنس با رشد ترک، استحکام فشاری و... مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که در اثر افزودن مقدار بهینه از عناصر فلزی مذکور می توانیم به دانسیته بالای 95% در دمای cº2000 برسیم.

Investigation of the effect of iron and graphite additives on the microstructure and sintering behavior of ZrB2 composites

Zirconium diboride (ZrB2) is an Ultra high temperature ceramics (UHTC). A number of carbides and nitrides of group IVB and VB of intermediate metals are also included in this group due to their melting temperature higher than 3000 ºC and some other properties. There are a small number of ceramic elements or compounds whose melting point reaches 3000 ºC. The need for dense de-booride ceramics in various industries has led to a significant effort to condense commercially available de- diboride powder. For this purpose, metal additives and liquid phase sintering aids are used to facilitate condensation and thus to make ZrB2-based composites. Therefore, the most important improvement in the density of diborides is to reach the highest density with the least amount of secondary phase because these phases may attenuate the high temperature properties of the part. In this study, the effect of iron and graphite additives with different percentages on the sintering of ZrB2 based composites by heat treatment furnaces was investigated to obtain the maximum density and the optimal percentage of the secondary phase was investigated. In addition to density, the microstructure of the samples was investigated using SEM and XRD as well as the mechanical properties of the resulting composites with the help of mechanical properties tests including hardness, toughness with crack growth, compressive strength, etc. The results show that by adding the optimal amount of these metal elements, we can reach a density above 95% at a temperature of 2000 ºC.