اثر افزودن کاربید زیرکونیوم و نانو صفحات گرافن بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB۲

این پژوهش، به منظور بررسی اثر افزودن ZrC بر ریزساختار، و خواص مکانیکی کامپوزیت های ZrB۲ تقویت شده با نانو صفحات گرافن (GNP)، سه کامپوزیت از طریق تف جوشی پلاسمای جرقه ای (SPS) در دمای ۱۹۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۷ دقیقه تحت فشار ۴۰ مگاپاسکال تف جوشی شدند و رفتار تف جوشی، ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت حاصل نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. چگالی نسبی به روش ارشمیدس اندازه گیری شد. برای بررسی ترکیب شیمیایی و شناسایی فاز از تجزیه و تحلیل XRD و EDS استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی ( FE-SEM) برای ارزیابی ریزساختار (اندازه دانه و تخلخل) استفاده شد. استحکام خمشی، سختی و چقرمگی شکست به ترتیب با آزمون خمشی سه نقطه ای، ماکرو ویکرز و Single Edge Notch Beam (SENB) تعیین شدند. نتایج نشان داد که حضور GNP به تنهایی و همراه با ZrC، چگالی نسبی را به طور قابل توجهی اقزایش می دهد(۷/۹۹%). علاوه بر این، چگالی کامل با افزودن ۱۰ و ۲۰ درصد حجمی ZrC در مقایسه با سرامیک خالص ZrB۲ با چگالی نسبی ۸۱% حاصل شد. حداکثر سختی ، استحکام خمشی و چقرمگی شکست GPa ۸/۲۵، MPa ۵۹۷ و MPa m۰.۵ ۹/۴ به ترتیب برای کامپوزیت ZrB۲-GNP تقویت شده با ۲۰ درصد حجمی ZrC بدست آمد.

کلیدواژه ها:

سرامیک ZrB۲ ، ریزساختار ، سختی ، چقرمگی شکست ، تف جوشی با جرقه پلاسما