بررسي اثر افزودني هاي كربن، سيلسيوم و آلومينيوم بر حذف ناخالصي هاي پودر مكس فاز Ti3SiC2

Investigation of the effect of carbon, silicon and aluminum additives on the removal of impurities of Ti3SiC2 MAX phase powder

تركيب سه تايي Ti3SiC2 يك نمونه از موادي است كه به دليل تركيب منحصربفرد و عالي از خواص مكانيكي و فيزيكي مانند رسانايي الكتريكي و حرارتي بالا، سختي نسبتاً پايين، مقاوم در برابر شوك حرارتي، مقاومت عالي در برابر اكسيداسيون، نقطه ذوب بالا، قابليت ماشين كاري راحت، پايداري بالا در دماهاي بالا، چگالي نسبتا پايين و مدول الاستيك بالا مورد توجه قرار گرفته است. اين پژوهش با هدف بررسي تاثير افزودني هاي كربن، سيلسيوم و آلومينيوم جهت حذف فازهاي ناخالص موجود در پودر مكس فاز Ti3SiC2 انجام شد. بدين منظور نمونه ها در فشار MPa 35 در دماي °C 1500 درجه سانتي گراد به مدت 30 دقيقه پرس گرم شدند و خواص مكانيكي و فيزيكي نمونه هاي تف جوشي شده، شامل استحكام خمشي سه نقطه اي، چقرمگي شكست و چگالي مورد ارزيابي قرار گرفت. همچنين مشخصه يابي فازهاي تشكيل شده با استفاده از آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) و بررسي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)انجام شد. نتايج به دست آمده از مطالعات فازي و ريزساختاري نمونه هاي Ti3SiC2 شامل درصدهاي مختلف افزودني، نشان مي دهد كه نمونه مكس فاز خالص (Ti3SiC2) تحت پرس گرم در شرايط ذكر شده، داراي كمترين فاز ناخالصي بوده است. علاوه بر اين، چگالي نسبي نمونه مكس فاز خالص (Ti3SiC2) با مقدار حدود 97 درصد، بيشترين مقدار مي باشد. از طرف ديگر، استحكام خمشي سه نقطه اي (حدود MPa326) و چقرمگي شكست (حدود MPa.m1/2 8) نمونه مكس فاز خالص (Ti3SiC2)از ساير نمونه ها بيشتر است.

Ternary phase Ti3SiC2 is an example of a material that due to its unique and excellent combination of mechanical and physical properties such as high electrical and thermal conductivity, relatively low hardness, thermal shock resistant, excellent oxidation resistance, high melting point, readily machinable, high stability at high temperatures, relatively low density and high elastic modulus have been considered. The aim of this study was to investigate the effect of carbon, silicon and aluminum additives to remove impurity phases in Ti3SiC2 Max phase. For this purpose, the samples were hot-pressed under 35 MPa at 1500 °C for 30 minutes and the mechanical and physical properties of the sintered samples, including three-point flexural strength, fracture toughness and density were evaluated. Also, the characterizasion of formed phases was performed using X-ray diffraction analysis (XRD) and microstructural analysis was performed using scanning electron microscopy (SEM). The results obtained from phase and microstructural studies of Ti3SiC2 samples including different percentages of additive, show that monolithic MAX Phase (Ti3SiC2) under hot pressing in the mentioned conditions, had the lowest impurity phase. In addition, the relative density of the monolithic MAX Phase (Ti3SiC2) with a value of about 97% is the highest. On the other hand, the three-point flexural strength (about 326 MPa) and the fracture toughness (about 8 MPa.m1/2) Of the monolithic MAX Phase (Ti3SiC2) are higher than other samples.