ساخت درجای ترکیب سیالون همراه با کمک افزودنی ایتریا و منیزیا به روش پلاسمای جرقه ای و بررسی ساختار و خواص مکانیکی آن

سیالون به عنوان محلول جامد نیتریدسیلیسیم با خواص مکانیکی و حرارتی برجسته گزینه ی مناسبی برای ساخت قطعات سرامیک مهندسی می باشد. بکارگیری افزودنی های مختلف برای ساخت این سرامیک بر خواص نهایی آن نقش بسزایی دارد. در این پژوهش ترکیب اولیه در سیستم si-al-o-n متناسب با محدوده فازی بتاسیالون همراه با افزودن کمک تف جوشی اضافه بر استوکیومتری ایتریا و منیزیا انتخاب شد. ساخت به روش پلاسمای جرقه (sps) در دمای ℃ 1650 به مدت 15 دقیقه و با اعمال فشار تک محوره 40 مگاپاسکال انجام شد. محاسبه چگالی به روش ارشمیدس و بررسی ساختاری توسط آزمون الگوی پراش (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام شد. نتایج نشان داد افزودن منیزیا بر چگالش تاثیر قابل توجهی نداشته ولی در تعیین ساختار فازی نهایی موثر است. نمونه اول با کمترین مقدار افزودنی اضافه بر استوکیومتری (3درصد وزنی ایتریا) با ساختار فازی بتاسیالون بیشینه استحکام خمشی (289/35 مگاپاسکال) را نشان داد. سختی این نمونه 1729/96 ویکرز بوده و در ریزساختار، غالب دانه ها به صورت منشوری کشیده و زیر 8 میکرون مشاهده شد.

The effect of Y2O3 and MgO additive on phase composition, microstructure and mechanical properties of SiAlON produced by SPS

Sialon is a solid solution of silicon nitride with outstanding mechanical and thermal properties and is a suitable option for the manufacture of engineering ceramic parts. The use of various additives to make this ceramic has a significant role in its final properties. In this study, the initial composition in the Si-Al-O-N system was selected in accordance with the phase range of beta-Sialon along with the addition of annealing aid in addition to the stoichiometry of Y2O3 and Magnesia. Fabrication was performed by the spark plasma sintering (SPS) method at 1650, for 15 minutes with a uniaxial pressure force of 40 MPa. Density was calculated by the Archimedes method and structural analysis was performed by diffraction pattern test (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the addition of magnesia did not have a significant effect on density but was effective in determining the final fuzzy structure. The first sample showed the maximum flexural strength (289.35 MPa) with the least amount of additive added over stoichiometry (3% by weight of yttria) with beta-Sialon phase structure. The hardness of this sample was 1729/96 Vickers and in the microstructure, most of the grains were prismatically elongated and observed below 8 microns.