ساخت بدنه های متخلخل سیلیکون نیتریدی با استفاده از کمک سینتر آمورف تهیه شده در سیستم (Ca, Mg)-Si-Al-O

چگالی پایین، استحکام مکانیکی مطلوب، مقاومت شیمیایی بالا، ضریب انبساط حرارتی کم و مقاومت به شوک حرارتی بالا در بدنه های متخلخل سیلیکون نیتریدی باعث گردیده تا این بدنه ها به صورت گسترده در کاربردهای همانند ممبران، پوششهای محافظ، فیلتر مذاب فلزات و بدنه های زیست سازگار مورد استفاده قرار گیرند. در سالهای اخیر با توجه به قابلیت ایجاد کامپوزیت بین پیش فرمهای متخلل سیلیکون نیتریدی و فلزات و همچنین زیست سازگاری این بدنه ها، کاربردهای جدید از بدنه های سیلیکون نیترید به عنوان ایمپلنت ها معرفی گردیده است. از دیگر سو، اتصال کووالانت قوی در این ماده باعث گردیده تولید این بدنه ها نیاز به دمای بالا و مقادیر قابل توجه ی از کمک سینترها داشته باشد. استفاده از مقادیر بالای کمک سینتر باعث افت مقاومت شیمیایی و ترمومکانیکی این بدنه ها می گردد. در پژوهش حاضر، تولید بدنه های متخلخل سیلیکون نیتریدی در دمای پایین با استفاده از مقادیر کمک سینتر آمورف تهیه شده در سیستم (Ca,Mg)-Si-Al-O بررسی گردیده است. روند ساخت بدنه ها با انتخاب پایدارترین ترکیب کمک سینتر با قابلیت ایجاد اتصال مناسب بین ذرات به وسیله محاسبات ترمودینامکی به کمک نر مافزار FACTsage آغاز گردید. سپس ترکیب انتخاب شده در دمای 1500 درجه سانتیگراد ذوب و درون آب فریت شد. در ادامه بدنه های سیلیکون نیتریدی با مقادیر کمتر از 10 % از کمک سینتر در دمای 1550 درجه سانتیگراد درون بستر Si3N4+BN در کوره با اتمسفر هوا تهیه گردید. در ادامه، چگالی و تخلخل، استحکام خمشی سه نقطه ای و همچنین تحولات فازی و ریز ساختاری بدنه های تولید شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد بدنه های تولید شده دارای تخلخل حدود 50 % و استحکام خمشی 60MPa می باشند. همچنین با بررسی تحولات فازی در این بدنه ها مشاهده شد، مکانیزم تبدیل فاز α -Si3N4 به β -Si3N4 در بدنه های تهیه شده تحت تاثیر مقدار فاز Si2ON2 تشکیل شده میباشد.

کلیدواژه ها:

سیلیکون نیترید ، بدنه متخلخل ، استحکام خمشی ، تبدیل فازی آلفا به بتا