بررسي اثر افزودني TiC بر ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت سراميكي فوق دما بالا پايه ZrB2-SiC به روش تف جوشي پلاسماي جرقه‌اي چند مرحله‌اي

اين پژوهش به بررسي ساخت و ويژگي‌هاي كامپوزيت سراميكي فوق دما بالا ZrB2-20 vol% SiC با استفاده از روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي با تكنيك چندمرحله‌اي مي‌پردازد. تف‌جوشي ZrB2 به علت ماهيّت كووالانسي و دماي بالاي تف‌جوشي با چالش‌هايي همراه است. افزودن SiC تا حداكثر 20 درصد حجمي بهبود قابل توجهي در فرايند تف‌جوشي و خواص مكانيكي كامپوزيت پايه ZrB2 نشان داده است. بنابراين، تأثير افزودن TiC در محدوده صفر تا پانزده درصد حجمي بر ريزساختار و خواص مكانيكي اين كامپوزيت در دماي 1800 درجه سانتي‌گراد و فشار 30 مگاپاسكال مورد بررسي قرار گرفت .نتايج نشان داد كه فرايند تف‌جوشي و اتصال ذرات از دماي 1600 درجه سانتي‌‌گراد آغاز شده و تا دماي 1800 درجه سانتي‌گراد ادامه مي‌يابد و در اين دما تراكم از طريق نفوذ مرزدانه‌اي كنترل مي‌شود. افزودن TiC تا 10 درصد حجمي به كامپوزيت ZrB2-SiC و تف‌جوشي آن در دماي ℃ 1800 و زمان ماند 5 دقيقه باعث تشكيل محلول جامد (Zr,Ti)B2 و (Ti,Zr)C در زمينه و واكنش با اكسيدهاي سطحي پودر ZrB2 نظير ZrO2 و B2O3 شد. اين تغييرات منجر به افزايش 15 درصدي چگالي نسبي و بهبود خواص مكانيكي شامل سختي (14 درصد)، مدول الاستيك (12 درصد)، استحكام شكست (20 درصد) و چقرمگي شكست (8 درصد) شدند. با اين‌حال، با افزايش درصد حجمي TiC از 10 به 15 درصد، كاهش محسوسي در خواص مكانيكي و اندازه بلورك‌هاي كامپوزيت مشاهده شد.