سينتر نانوكامپوزيت ZrB2-SiC-ZrC با استفاده از جرقه پلاسما (SPS) از پودرهاي سنتز شده به روش MASPS

Spark Plasma Sintering of ZrB2–SiC–ZrC Nanocomposit Synthesized by MASPS

در اين پژوهش از پودر نانوكامپوزيتي ZrB2-SiC-ZrC سنتز شده به روش MA-SPS كه روش سنتز جديدي براي اين كامپوزيت محسوب مي شود، جهت سينتر كامپوزيت ZrB2-SiC-ZrC به روش SPS استفاده شد. در اين پژوهش سازكار سينترشدن يه وسيله نمودارهاي مستخرج از فرايند SPS شامل نمودار جايجايي-دما-زمان، سرعت جابجايي - دما و سرعت جابجايي - زمان بررسي شد. فرايند سينتر شدن كامپوزيت در دماي C°1750 و زمان min 17 كامل شد. با استفاده از الگوي پراش اشعه X و روش ريتولد ميانگين اندازه كريستاليت هاي فازهاي ZrB2، SiC و ZrC به ترتيب 77، 62 و 56 نانومتر به دست آمد. سينتر اين كامپوزيت با پودرهاي سنتزي جديد موجب ساخت قطعه اي با دانسيته نسبي % 99/3 ، استحكام خمشي MPa 563، سختي ويكرز GPa 18 و چقرمگي شكست MPa.m1/2 4/9 شد. تصاوير FESEM از نمونه سينتر شده نيز ساختاري چگال و يكنواخت را نشان داد كه سه فاز ZrB2، SiC و ZrC به خوبي به يكديگر متصل شده و پيوستگي مناسبي دارند.

ZrB2–SiC–ZrC nanocomposite were fabricated by spark plasma sintering (SPS) using ZrB2–SiC–ZrC synthesized powder by MA-SPS route. In the present research, sintering mechanism was investigated by displacement-temperature-time (DTT), displacement rate vs. temperature and displacement rate vs. time diagrams which were obtained during spark plasma sintering cycles. Sintering process of the composite was completed after 17 min at temperature of 1750°C. By using X-ray powder diffraction (XRD) pattern and Rietveld method, the mean crystallites sizes of about 77, 62 and 56 nm were calculated for ZrB2, SiC and ZrC phases, respectively. The physical and mechanical properties of sintered composite such as: density, Flexural strength, Vickers hardness and fracture toughness were % 99/3, 563 MPa, 18 GPa and 4.9 MPa.m1/2, respectively. Finally scanning electron microscopy (SEM) images show three different phases well distributed all over the sample. It is clear that ZrB2, SiC and ZrC phases are well connected and have good continuity.