تاثير افزودني نانو گرافيت بر رفتار چگالش كامپوزيتهاي دي‌بوريد زيركونيمكاربيد سيليسيم ساخته شده به روش تفجوشي پلاسماي جرقه اي

Effect of nano-graphite addition on the densification of ZrB2-SiC composites fabricated by spark plasma sintering

كامپوزيت‌هاي دما بالاي دي‌بوريد زيركونيمكاربيد سيليسيم تقويت شده با مقادير متفاوت افزودني نانو گرافيت (0، 2.5، 5، 7.5 و 10 درصد وزني) با روش تفجوشي پلاسماي جرقه‌اي توليد و براي تعيين تاثير نانو ورقه‌هاي گرافيتي روي رفتار چگالش كامپوزيت بررسي شدند. تفجوشي پلاسماي جرقه‌اي در دماي 1900 درجه سانتي گراد به مدت زمان 7 دقيقه و با اعمال فشار 40 مگاپاسكال، به ساخت كامپوزيت چگال دي‌بوريد زيركونيمكاربيد سيليسيم تقويت شده با 5 درصد وزني نانوگرافيت (با چگالي نسبي 100.6 درصد) منجر شد. زدايش ناخالصي‌هاي اكسيدي به واسطه واكنش‌هاي احيايي آنها با گرافيت و تشكيل فازهاي زير ميكروني رخ داد. همچنين تشكيل فاز درجاي كاربيد زيركونيم از دلايل افزايش چگالي اين كامپوزيتها شناخته شد.

Ultrahigh temperature ZrB2-25 vol% SiC composites reinforced with different amount of nano-graphite (0, 2.5, 5, 7.5 and 10 wt%) were fabricated by spark plasma sintering process. The effect of graphite nano-flake on the densification behavior of the mentioned composites were investigated. Spark plasma sintering was carried out at a temperature of 1900 °C for a dwell time of 7 min under an applied pressure of 40 MPa. A fully dense ZrB2-SiC composite (with relative density of 100.6%) was obtained by the addition of 5 wt% nano-graphite. However, the relative densities of graphite-free and 10 wt% nano-graphite reinforced composites were measured 100% and 98.3%, respectively. Elimination of oxide impurities through the chemical reactions with graphite as well as formation of sub-micron phases caused to an enhancement in the densification. In addition, the in-situ formed ZrC phase was one of the reasons behind the increasing of relative density.