بررسی تاثیر ذرات کاربید سیلسیم نانو و زیرمیکرون بر ریزساختار و مقاومت به اکسیداسیون کامپوزیت hfb2-sic

سرامیک‌های فوق دمابالا، خانواده­ای از مواد در گروه چهارم و پنجم جدول تناوبی هستند که با توجه به خصوصیات فوق‌العاده ازجمله سختی، هدایت حرارتی، پایداری شیمایی و نقطه ذوب بالا در کاربردهای دمابالا بکار گرفته‌شده‌اند. از بین دیبورید فلزات انتقالی، دیبورید هافنیوم و دیبورید زیرکونیم به‌عنوان مناسب‌ترین انتخاب برای کاربردهای دمابالا مانند کلاهک موشک، لبه‌های هدایت‌کننده تیز، تیغه‌ها و اهداف مشابه برای استفاده در جنگنده‌های سریع یا نسل‌های آیندة آن‌ها، شناسایی‌شده‌اند. در سال­های اخیر دی­بورید هافنیوم با توجه ‌به نقطه ذوب، هدایت حرارتی و پایداری شیمیایی بالاتر نسبت به دی­بورید زیرکونیم موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته است. در این پژوهش کامپوزیت sic vol%20hfb2- با استفاده از کاربیدسیلسیم در دو اندازه نانو و زیرمیکرون به روش سینترینگ پلاسمای جرقه­ای در دمای°c 1900 در فشار mpa40 به مدت 5 دقیقه تهیه شدند. بعد از آماده‌سازی کامپوزیت­ها ریزساختار، خواص مکانیکی و مقاومت به اکسیداسیون آن‌ها موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از کامپوزیت­ها نشان داد با کاهش اندازه ذرات کاربید سیلسیم کاهش در تخلخل و افزایش در دانسیته کامپوزیت­ها رخ داد. همچنین با کاهش اندازه ذرات کاربید سیلسیم سختی از gpa 33/23 به 28/24 و استحکام خمشی از mpa 25/394 به 88/424 افزایش یافت. بررسی آزمون اکسیداسیون کامپوزیت­ها در دمای °c 1400 به مدت 32 ساعت نشان داد با کاهش اندازه ذرات کاربیدسیلسیم مقاومت به اکسیداسیون افزایش و کامپوزیت­های hfb2-sic رفتار پارابولیک داشت.

Investigation of nano and submicron silicon carbide particles on microstructure and oxidation resistance of HfB2-SiC composite

Ultra high temperature ceramics are a family of materials in the fourth and fifth groups of the periodic table, which have been used in high temperature applications due to their extraordinary properties such as hardness, thermal conductivity, chemical stability and high melting point. Among dibordides, HfB2, and ZrB2 have been identified as the most suitable options for high temperature applications such as missile warheads, sharp-edged edges, blades, and similar targets for use in fast fighters or future generations. In recent years, HfB2 has attracted the attention of researchers due to its high melting point, high thermal conductivity and higher chemical stability than ZrB2. In this study, HfB2-20 vol%SiC composite was prepared using silicon carbide in both nano and submicron sizes by spark plasma sintering at 1900 ° C at a pressure of 40 MPa for 15 minutes. After preparing the composites, their microstructure, mechanical properties and oxidation resistance were investigated. The results showed that by reducing the particle size of silicon carbide, the porosity decreased and the density of the composites increased. Also, with decreasing silicon carbide particle size, hardness increased from 23.33 GPa to 24.28 and flexural strength from 394.25 MPa to 424.88. The oxidation test of the composites at 1400 ° C for 32 hours showed that by decreasing the particle size of silicon carbide, the weight gain in the samples decreased and as a result, the oxidation resistance of the composites increased. Investigation of oxidation kinetics showed that HfB2-SiC composites had parabolic behavior.