بررسی تاثیر نانوذرات β-SiC بر مکانیسم های رشد ترک و چقرمگی شکست کامپوزیت های زمینه α-SiC

با توجه به خواص فیزیکی و مکانیکی متنوع سرامیک های کاربید سیلیسیوم، کامپوزیت های بر پایه این سرامیک کاربردهای زیادی در صنعت و در زمینه های مختلف از جمله صنایع تولید کوره ها و نسوزها، پزشکی، هوافضا و هسته ای یافته اند. از نقاط ضعف عمده این سرامیک قابلیت سینتر پذیری ضعیف آن می باشد که تلاش محققان در جهت رفع این مساله با استفاده از شیوه های مختلف سینترینگ و با استفاده از افزودنی های مناسب در جریان می باشد. در این مطالعه برای نخستین بار تاثیر افزودن نانو ذرات β-SiC به عنوان افزودنی بر مکانیسم های رشد ترک و چقرمگی شکست نمونه های سینتر شده کامپوزیت با ماتریس α-SiC مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به استحاله β-SiC (۳C) به α-SiC (۶H/۴H) در دما های بالای ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد، استفاده از نانو ذرات β-SiC منجر به افزایش طول دانه های α-SiC ثانویه گردید که با افزایش مسیر حرکت ترک و تحلیل انرژی آن به طور قابل توجهی چقرمگی شکست را بهبود بخشید. بر اساس نتایج، بالاترین چقرمگی شکست به میزان MPa×m۱/۲ ۴.۵۵ در نمونه حاوی ۵ درصد وزنی نانو β-SiC به دست آمد. یکی از مکانیسم های موثر در بهبود چقرمگی شکست سرامیک α-SiC، انحراف ترک است. در نمونه حاوی ۵ درصد وزنی نانو β-SiC با توجه به توزیع مناسب تقویت کننده ها و رشد متناسب دانه های زمینه همراه با تبدیل نانو β-SiC به α-SiC و ازدیاد طول این دانه ها، مکانیسم هایی مانند انحراف ترک فعال شده که سبب افزایش چقرمگی گردیدند.

کلیدواژه ها:

کاربید سیلیسیوم ، نانو ذرات ، چقرمگی شکست ، مکانیسم رشد ترک