شکل دهی و تف جوشی قطعه سرامیک از جنس سیالون

سیالون که محلول جامدی از نیتریدسیلیسیم است، بسته به روش ساخت، ترکیب اولیه، استوکیومتری، ترکیب فازی و دیگر موارد، خواص و ویژگی‌های متفاوتی نشان می‌دهد. در این تحقیق ساخت ترکیب‌های مختلف به کمک فرآیندهای مختلف تف جوشی بدون فشار، پرس داغ و جرقه پلاسما (sps) انجام شد و خواص ریزساختاری و مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‌ها نشان داد اگرچه روش‌های مختلف نتایج متفاوتی در پی خواهند داشت لکن مشاهده می‌شود در روش ارزان قیمت و صنعتی تف جوشی بدون فشار خواص به‌دست آمده قابل رقابت با دیگر روش‌ها است. بررسی ترکیب اولیه نمونه‌ها نیز نشان داد افزودنی‌های مختلف بسته به میزان و نسبتی که باهم دارند در نهایت ترکیب فازی متفاوتی نشان می‌دهند. هرچه افزودنی‌های اکسیدی بیشتر باشند مقدار فاز مایع در حین تف جوشی بیشتر و علاوه بر دست‌یابی به چگالش بالاتر، استحاله فاز نیز کامل‌تر پیش می‌رود. یکی از فاکتورهای اساسی در فرآیند تف جوشی انتخاب کمک تف جوش مناسب است. در این پژوهش از اکسید ایتریم به عنوان کمک تف جوش استفاده شده زیرا این ترکیب از لحاظ شعاع یونی در حالت بهینه ای قرار داشته و در مجموع خواص مطلوبی دارد. نمونه‌های ساخته شده با ترکیب بتاسیالون به دلیل مقدار افزودنی زیادی که لازم دارند از این قاعده پیروی می‌کنند. در کل اکثر نمونه‌ها نتایج خوبی نشان دادند که در روش تف جوشی پرس داغ نمونه شماره 2 با ساختار کامپوزیتی آلفا و بتا به چگالی حدود 14/98%، سختی بیش از 3500 ویکرز و استحکام خمشی نزدیک به 370 مگاپاسکال رسیده است. همچنین در روش تف جوشی با جرقه پلاسما نیز نمونه 2 با چگالی نزدیک به چگالی تیوری، عدد سختی بیش از 3200 ویکرز و استحکام خمشی حدود 383 مگاپاسکال به عنوان نمونه بهینه این روش انتخاب شد. اما در روش صنعتی تف جوشی بدون فشار نمونه های 2و 4 با ساختار کامپوزیتی آلفا و بتا با چگالی حدود 95% بیشترین میزان چگالش را به خود اختصاص دادند. نمونه های 1و3 به دلیل عدم تراکم کامل در حین فرآیند تف جوشی به چگالی حدود 85% رسیدند. در مورد عدد سختی در این روش تف جوشی می توان گفت نمونه 4 با سختی معادل 2132 ویکرز بیشترین میزان سختی را در بین نمونه ها به خود اختصاص داده است.