بررسی اثر افزودنی TiC بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت سرامیکی فوق دما بالا پایه ZrB۲-SiC به روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای چند مرحله ای

این پژوهش به بررسی ساخت و ویژگی های کامپوزیت سرامیکی فوق دما بالا ZrB۲-۲۰ vol% SiC با استفاده از روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای با تکنیک چندمرحله ای می پردازد. تف جوشی ZrB۲ به علت ماهیت کووالانسی و دمای بالای تف جوشی با چالش هایی همراه است. افزودن SiC تا حداکثر ۲۰ درصد حجمی بهبود قابل توجهی در فرایند تف جوشی و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB۲ نشان داده است. بنابراین، تاثیر افزودن TiC در محدوده صفر تا پانزده درصد حجمی بر ریزساختار و خواص مکانیکی این کامپوزیت در دمای ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد و فشار ۳۰ مگاپاسکال مورد بررسی قرار گرفت .نتایج نشان داد که فرایند تف جوشی و اتصال ذرات از دمای ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد آغاز شده و تا دمای ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد ادامه می یابد و در این دما تراکم از طریق نفوذ مرزدانه ای کنترل می شود. افزودن TiC تا ۱۰ درصد حجمی به کامپوزیت ZrB۲-SiC و تف جوشی آن در دمای ℃ ۱۸۰۰ و زمان ماند ۵ دقیقه باعث تشکیل محلول جامد (Zr,Ti)B۲ و (Ti,Zr)C در زمینه و واکنش با اکسیدهای سطحی پودر ZrB۲ نظیر ZrO۲ و B۲O۳ شد. این تغییرات منجر به افزایش ۱۵ درصدی چگالی نسبی و بهبود خواص مکانیکی شامل سختی (۱۴درصد)، مدول الاستیک (۱۲ درصد)، استحکام شکست (۲۰ درصد) و چقرمگی شکست (۸ درصد) شدند. با این حال، با افزایش درصد حجمی TiC از ۱۰ به ۱۵ درصد، کاهش محسوسی در خواص مکانیکی و اندازه بلورک های کامپوزیت مشاهده شد.

کلیدواژه ها:

سرامیک فوق دما بالا ، کامپوزیت های سرامیکی ، دیبورید زیرکنیوم ، کاربید سیلیسیوم ، کاربید تیتانیوم ، تف جوشی پلاسما جرقه ای چند مرحله ای