بررسی سنتز، ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینا / زیرکونیا-کبالت

این تحقیق با هدف بررسی سنتز، خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت آلومینا- زیرکونیا- کبالت صورت گرفته است. ترکیب های حاوی ۵، ۱۰، ۲۰ درصد حجمی از مجموع تقویت کننده های زیرکونیا و کبالت مورد بررسی قرار گرفتند. برای تهیه پودر کامپوزیتی از آلومینا، زیرکونیای پایدار شده جزئی و سولفات کبالت و پودر آلومینیوم استفاده شد و با کلسیناسیون در دمای   ۱۱۰۰ به مدت ۳ ساعت فاز اسپینل آلومینات کبالت حاصل گردید. سپس جهت احیای کبالت از اسپینل، پودر کلسینه شده در بستر کربن در کوره الکتریکی با دمای  ۹۵۰ به مدت ۳ ساعت قرار گرفت. نتیجه آزمون پراش اشعه ایکس حضور فازهای Al۲O۳، Co، t-ZrO۲و مقدار کمی m-ZrO۲ را تایید می کند. در مرحله بعد جهت تعیین و بررسی خواص کامپوزیت Al۲O۳/ZrO۲-Co، پودرهای کامپوزیتی با فشار MPa ۵۰ پرس تک محوره و سپس با فشار MPa ۴۰۰ پرس ایزواستاتیک سرد شدند و سپس زینتر آنها  در بستر کربن به روش بدون فشار و در دماهای  ۱۵۵۰،  ۱۶۰۰ و  ۱۶۵۰ به مدت ۵ ساعت صورت گرفت. به منظور ایجاد امکان مقایسه خواص، نمونه آلومینای خالص نیز با شرایط مذکور تهیه شد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار چگالی نسبی برای نمونه کامپوزیتی حاوی% ۵ حجمی زیرکونیا و ۵% حجمی کبالت برابر %۹/۸۳ در دمای پخت  ۱۶۵۰ به دست آمد.  استحکام خمشی و سختی این نمونه به ترتیب برابر MPa ۳۲۲ و MPa.m۱/۲ ۹۵/۱۱ می باشد که نسبت به آلومینای پخته شده در همان دما برای استحکام خمشی به میزان %۱۵/۲۰ افزایش و سختی به میزان %۹۶/۱۵ کاهش یافته بود. کاهش سختی به دلیل سختی پایین فاز فلزی می باشد و افزایش استحکام به دلیل جلوگیری زیرکونیا و کبالت از رشد افراطی دانه های آلومینا رخ داده است.

کلیدواژه ها:

Composite Al۲O۳/ZrO۲-Co ، Pressure less sintering ، Spinel reduction ، Microstructure ، Bending strength. ، کامپوزیت Al۲O۳/ZrO۲-Co ، زینتر بدون فشار ، احیای اسپینل ، ریزساختار ، استحکام خمشی