تاثیر روش احیاء بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینا- کبالت

هدف این پژوهش مقایسه روش های احیای کامپوزیت آلومینا-کبالت از اسپینل آلومینات کبالت از نظر خواص مورد نظر بود. برای دستیابی به هدف فوق، احیاء اسپینل با سه روش بستر کربنی، احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم (آلومینوترمیک) و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج نشان داد که احیاء اسپینل از روش بستر کربنی فرآیندی زمان بر بود که در نهایت با رشد دانه افراطی فاز فلزی رو به رو می شود. نمونه های پودری حاوی آلومینا و اسپینل احیاء شده به کبالت و آلومینا با روش آلومینوترمیک به همراه نمونه پودری حاوی آلومینا، اسپینل و فلز آلومینیوم با روش پلاسمای جرقه ای با فشار MPa ۳۰ در دمای ºC ۱۴۰۰ به مدت ده دقیقه زینتر شدند و سپس تحت بررسی های ریزساختار، فازی و خواص مکانیکی قرار گرفتند. چگالی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم بعد از زینتر به حدود ۸۷% چگالی تئوری خود رسید در حالی که چگالی نمونه احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به حدود ۹۵% چگالی تئوری خود رسید. استحکام خمشی نمونه ی احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب حدود MPa ۲۲۷ و MPa ۳۵۴ شد. سختی نمونه ی احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب حدود GPa ۸/۹ و GPa ۴/۱۱، چقرمگی شکست نمونه ی احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر به ترتیب به حدود MPa.m۱/۲ ۲/۷ و MPa.m۱/۲ ۱/۹ رسید. بر این اساس مقایسه دو روش، احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم و احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر نشان داد. احیاء واکنشی با پودر آلومینیوم حین زینتر می تواند گزینه مناسب تری برای احیاء باشد زیرا بدون هیچ گونه عملیات حرارتی اضافه قبل از زینتر، منجر به ریزساختاری ریزتری می شود. همچنین اتصالات سرامیک-فلز بهبود می یابد که منجر به بهبود خواص مکانیکی می گردد.

کلیدواژه ها:

Cobalt Aluminate spinel ، spark plasma sintering ، Carbothermic reduction ، Aluminothermic reduction ، composite ، اسپینل آلومینات کبالت ، زینتر پلاسمای حرارتی ، احیای کربنی ، احیای آلومینوترمیک ، کامپوزیت