بررسي تأثير الياف كربن بر خواص مكانيكي كامپوزيت ZrB2¬-SiC

Effect of Chopped Carbon Fiber on Mechanical Properties of ZrB2-SiC Composite

در اين تحقيق به تأثير بررسي الياف كربن بر سينترپذيري و چقرمگي شكست كامپوزيت ZrB2-SiC تهيه شده به روش سينتر با جرقه پلاسما پرداخته شده است. براي اين منظور، چهار كامپوزيت با درصد الياف كربن 10، 20، 30 و 40 به روش جرقه پلاسما سينتر شدند. فرآيند سينتر با جرقه پلاسما در دماي 1800 درجه سانتيگراد، زمان 6 دقيقه تحت فشار 40 مگاپاسكال با نرخ گرم كردن تقريبي 50 درجه بر دقيقه انجام شد. بررسي‌هاي ريزساختاري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي انجام شد. سختي و چقرمگي شكست به ترتيب به روش‌هاي ماكرو ويكرز و SENB اندازه‌گيري شدند. نتايج نشان داد كه با افزايش درص د الياف كربن، چگالي نسبي نمونه‌ها كاهش يافته و درصد تخلخل‌هاي باز افزايش مي‌يابد. افزايش درصد الياف كربن در مقادير بررسي شده در اين تحقيق، تأثير چنداني بر سختي كامپوزيت حاصله ندارد. مشخص شد كه افزودن الياف كربن سبب بهبود چقرمگي شكست كامپوزيت ZrB2-SiC مي‌شود.

In this research, effect of carbon fiber (Cf) and its content on sinter-ability, hardness and fracture toughness of ZrB2-SiC composites which were produced by spark plasma sintering, was studied. For this purpose, four composites with different Cf content (10, 20, 30 and 40 vol%) were sintered by spark plasms at 1800 °C, 40 MPa pressure for 6 minutes by with a heating rate of ~50 °C/min. In order to evaluate the microstructure, scanning electron microscopy, EDS and x-ray diffraction was applied. The hardness and fracture toughness were measured by macro-Vickers and SENB method, respectively. In this research, Cf addition does not have any significant effect on hardness. The results showed by increasing Cf, relative density decreases and open porosity percent increases. Fracture toughness of ZrB2-SiC composites was improved by increasing Cf content.