تاثیر افزودن ذرات ورقه ای شکل بر ویژگی های کامپوزیت های پایه zrb2-sic

در میان سرامیک های فوق دما بالا، دی بورید زیرکونیم (zrb2) به سبب ویژگی‌های ساختاری، فیزیکی، ترمودینامیکی خاص و چگالی پایین توجه زیادی را برای استفاده در کاربردهای دما بالا به خود جلب کرده است. تاکنون تحقیقات بسیار زیادی بر روی بهبود چگالش و خواص مکانیکی سرامیک های پایه zrb2 انجام گرفته است. با توجه به شرایط و محیط کاربرد این نوع از سرامیک ها، نیاز به مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون است. با وجود دمای ذوب بالای سرامیک‌های فوق دما بالا، مقاومت در برابر ضربه و شوک حرارتی آنها ضعیف بوده و موجب شکست ترد و ناگهانی این بدنه ها می شود. از این رو، امروزه محققان بر روی بهبود چقرمگی شکست و افزایش مقاومت در برابر شوک حرارتی متمرکز شده اند. از این رو، در این پژوهش، کامپوزیت های zrb2-sic با 0 تا 35 درصد حجمی ذرات ورقه ای شکل گرافیت و نیترید بور به روش پرس گرم در دمای ºc 1800 به مدت 60 دقیقه تحت فشارmpa 40 تهیه شدند و ویژگی های مکانیکی و ریزساختاری آنها مورد بررسی قرار گرفت. برای کامپوزیت های پرس گرم شده حاوی g و bn مقادیر چگالی نسبی بالای 96 درصد اندازه گیری شد. بالاترین استحکام خمشی برای کامپوزیت های حاوی g برابر mpa 366 و میزان گرافیت 5/7 درصد حاصل شد در حالی که برای کامپوزیت های حاوی bn برابر mpa 350 (5 درصد حجمی bn) اندازه گرفته شد. در کامپوزیت های مونولیتیک یکپارچه بالاترین چقرمگی شکست برابر mpa.m1/2 06/7 برای کامپوزیت حاوی 5 درصد حجمی bn اندازه گیری شد.

The effect of flaky particles addition on the properties of ZrB2-SiC base composites

Among ultra-high temperature ceramics, zirconium diboride (ZrB2) has attracted a lot of attention for use in high temperature applications due to its special structural, physical, thermodynamic properties, and low density. So far, a lot of research has been done to improve the density and mechanical properties of ZrB2-based ceramics. According to the conditions and environment of application of this type of ceramics, there is a need for high thermal shock resistance and oxidation resistance. Despite the high melting point of ultra-high temperature ceramics, their impact resistance and thermal shock resistance are weak and cause brittle and sudden failure of these bodies. Hence, nowadays, researchers are focused on improving the fracture toughness and increasing the thermal shock resistance of these ceramics. Therefore, in this study, ZrB2-SiC composites with 0-35 vol% graphite and boron nitride flake particles were prepared by hot pressing at 1800 ºC for 60 min under a pressure of 40 MPa, and their mechanical and microstructural characteristics were evaluated. Relative density values ​​of more than 96% were measured for hot pressed composites containing G and BN. The highest flexural strength was obtained for the composites containing G equal to 366 MPa and graphite content of 7.5%, while for composites containing BN it was measured as 350 MPa (5 vol% BN). For the monolithic composites, the highest fracture toughness was measured as equal to 7.06 MPa.m1/2 for the composites containing 5 vol% BN.