تاثير افزودني كربن اكتيو بر روي ريزساختار و تركيبات فازي سراميك كاربيد بور زينتر واكنشي

Effect of activated carbon additive on microstructure and phase composition of reaction bonded boron carbide ceramic

كاربيد بور به دليل خواصي مانند سختي بالا، مدول الاستيك بالا، چگالي پايين و غيره، بسيار مورد توجه است. با اين حال كاربرد آن به علت مشكل در زينتر پذيري و چقرمگي شكست پايين، محدود است. در اين تحقيق از روش پرس تك محوري با فشار MPa 140 براي فرآيند ساخت پيش فرم هاي متخلخل كاربيد بور استفاده گرديده است. مواد اوليه مورد استفاده، پودر B4C با اندازه 43 ميكرون، افزودني كربن اكتيو به ميزان 0، 5 و10 درصد وزني و پودر رزين فنوليك به عنوان بايندر و عامل ايجاد تخلخل به ميزان 9% وزني مي باشد. عمليات رخنه دهي با مذاب سيليسيم و توليد سراميك RBBC در كوره خلا، در دماي 1600 درجه سانتيگراد انجام شد. در طي فرآيند فلزخوراني، فاز β-SiC تشكيل شده از سيليسيم و كربن، موجب افزايش دانسيته حجمي و خواص استحكامي نمونه ها شد. با افزايش كربن اكتيو، مقدار سيليسيم باقي مانده از 35% حجمي به 18% حجمي كاهش يافته و در مقابل فاز كاربيد سيليسيم ثانويه از 10% حجمي به 21% حجمي افزايش يافته است. كاهش سيليسيم باقي مانده و افزايش فاز β-SiC توسط نرم افزار آناليز تصويري مشخص شده است.

Boron carbide is highly regarded because of many properties such as high hardness, high Young’s modulus, low density and etc. however, application of B4C is rather limited due to difficulties in densification and low fracture toughness. In this research, uniaxial press at constant pressure of 140 MPa was applied to fabrication of boron carbide porous preforms. B4C powder with size of 43µm, activated carbon with the amount of 0,5,10 Wt.% and phenolic resin powder as a binder and Porosity-causing agent with the amount of 9 Wt.%, were used as raw materials. Infiltration operation with molten silicon had performed in vacuum furnace in temperature 1600 °C. β-SiC phase produced from silicon and carbon that caused the volume density and strength properties of specimens during infiltration process. Residual silicon was decreased from 35%.vol to 18 vol.% with increasing activated carbon contents, on the contrary, secondary silicon carbide had increasing continuously from 10%.vol to 2 vol.%. Decreasing in residual silicon and increasing in β-SiC phase determined by Image analysis software.