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

تف جوشی  ZrB۲ به دلیل ماهیت کووالانسی و دمای تف جوشی بالا با چالش مواجه است. بررسی تحقیقات قبلی نشان داد، حضور حداکثر ۲۰ درصد حجمی SiC در میان افزودنی های پیشنهادشده، موجب بهبود فرایند تف جوشی و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB۲ شده است. هدف پژوهش، ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت سرامیکی فوق دما بالا پایه ZrB۲-۲۰ vol% SiC به روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای با روش چندمرحله ای در دماهای مختلف و بررسی اثر آن بر رفتار افزودنی TiC و خواص مکانیکی کامپوزیت است. لذا اثر دما بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی از دمای ۱۶۰۰ تا ۱۹۰۰ درجه سانتی گراد و فشار ۳۰ مگاپاسکال و افزودنی ۱۰ درصد حجمی TiC بررسی شد. افزودن TiC تا ۱۰ درصد حجمی به کامپوزیتZrB۲-۲۰ vol% SiC  و تف جوشی آن تحت دمای ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد و زمان ماند پنج دقیقه، به دلیل تشکیل محلول جامد (Zr,Ti)B۲ و (Ti,Zr)C در زمینه و واکنش با اکسیدهای سطحی پودر ZrB۲ نظیر ZrO۲ و B۲O۳ منجر به افزایش ۱۵ درصدی چگالی نسبی و بهبود خواص مکانیکی شامل سختی (۱۴ درصد)، مدول الاستیک (۱۲ درصد)، استحکام شکست (۲۰ درصد) و چقرمگی شکست (۸ درصد) شد؛ مقایسه نتایج این پژوهش نسبت به تحقیقات قبل نشان داد استفاده از تف جوشی پلاسمای جرقه ای با روش چندمرحله ای به جای تف جوشی پلاسمای جرقه ای تک مرحله ای موجب کاهش دما و زمان ماند جهت رسیدن به تراکم بالای ۹۹ درصد شد. همچنین نتایج نشان داد افزایش بیشینه دمای تف جوشی به ۱۹۰۰ درجه سانتی گراد در کامپوزیت ZrB۲- ۲۰ vol% SiC – ۱۰ vol% TiC موجب رشد افراطی دانه و کاهش جزئی چگالی نسبی به مقدار یک درصد می شود.

کلیدواژه ها:

سرامیک فوق دما بالا ، کامپوزیت های سرامیکی ، دی بورید زیرکونیوم ، کاربید سیلیسیوم ، کاربید تیتانیوم ، تف جوشی پلاسمای جرقه ای چندمرحله ای ، محلول جامد