تهیه کامپوزیت های h-BN تقویت شده با افزودنی های کربنی به روش سینتر پلاسمای جرقه ای

دو کامپوزیت بر پایه h-BN حاوی الیاف کربن (CF) و الیاف کربن / نانوتیوب های کربنی (CNTs) / نانو صفحات گرافن (GNPs) به عنوان تقویت کننده با استفاده از روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای در دمای بالا تولید شدند. ۱ درصد وزنی الیاف کربنی کوتاه (طول ۵ میلی متر) به همراه ۰.۱ درصد وزنی نانولوله های کربنی و ۰.۱ درصد وزنی نانو صفحات گرافن به عنوان ترکیب کامپوزیتی تهیه شد. علاوه بر این، کامپوزیت بر پایه نیترید بور هگزاگونال حاوی فقط یک درصد وزنی الیاف کربنی برای مقایسه با اثرات افزودن CNTs و GNP بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت h-BN/CF به روشی مشابه آماده سازی شد. هر دو نمونه با فرآیند تف جوشی پلاسمای جرقه ای در دمای بالا در شرایط خلاء (تقریبا ۲۵-۲۰ پاسکال) با فشار ابتدایی ۱۰ و فشار اعمالی نهایی ۵۰ مگاپاسکال (در حداکثر دمای ۱۹۰۰ درجه سانتی گراد) فرآوری گردید. چگالی نسبی محاسبه شده هر دو نمونه (با استفاده از تکنیک ارشمیدس) بالاتر از ۹۸.۱ درصد بود. بر اساس نتایج حاصل از آنالیز XRD مشخص شد که نمونه ها فقط حاوی پیک های مربوط به فاز h-BN می باشند. تصاویر FESEM توزیع تقریبا یکنواخت تقویت کننده ها را در زمینه h-BN نشان داد. علاوه بر این، سطح پولیش شده نمونه های تف جوشی شده تنها اثرات بیرون زدگی الیاف کربن را نشان می دهد، در حالی که سطوح شکست وجود فیبرهای کربنی و اثرات تونل زنی آن ها را تایید می کند. نتایج حاصل از آزمایش های اندازه گیری خواص مکانیکی نشان داد که نمونه کامپوزیت سه جزیی دارای مقاومت خمشی ۱۲±۲۷۳ مگاپاسکال، سختی ویکرز ۰/۱±۱/۳۲ گیگا پاسکال ویکرز و چقرمگی شکست ۰/۲±۴/۷۹ مگاپاسکال رادیکال متر است.

کلیدواژه ها:

نیترید بور هگزاگونال ، نانو لوله کربنی ، گرافن ، الیاف کربن ، سینتر پلاسمای جرقه ای