بررسي اثر دما بر ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت سراميكي فوق دما بالا ZrB2-SiC-TiC به روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي چندمرحله‌اي

تف‌جوشي  ZrB2 به دليل ماهيت كووالانسي و دماي تف‌جوشي بالا با چالش مواجه است. بررسي تحقيقات قبلي نشان داد، حضور حداكثر 20 درصد حجمي SiC در ميان افزودني‌هاي پيشنهادشده، موجب بهبود فرايند تف‌جوشي و خواص مكانيكي كامپوزيت پايه ZrB2 شده است. هدف پژوهش، ساخت و مشخصه‌يابي كامپوزيت سراميكي فوق دما بالا پايه ZrB2-20 vol% SiC به روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي با روش چندمرحله‌اي در دماهاي مختلف و بررسي اثر آن بر رفتار افزودني‌ TiC و خواص مكانيكي كامپوزيت است. لذا اثر دما بر روي ريزساختار و خواص مكانيكي از دماي 1600 تا 1900 درجه سانتي‌گراد و فشار 30 مگاپاسكال و افزودني 10 درصد حجمي TiC بررسي شد. افزودن TiC تا 10 درصد حجمي به كامپوزيتZrB2-20 vol% SiC  و تف‌جوشي آن تحت دماي 1800 درجه سانتي‌گراد و زمان ماند پنج دقيقه، به دليل تشكيل محلول جامد (Zr,Ti)B2 و (Ti,Zr)C در زمينه و واكنش با اكسيدهاي سطحي پودر ZrB2 نظير ZrO2 و B2O3 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) شد؛ مقايسه نتايج اين پژوهش نسبت به تحقيقات قبل نشان داد استفاده از تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي با روش چندمرحله‌اي به جاي تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي تك‌‌مرحله‌اي موجب كاهش دما و زمان ماند جهت رسيدن به تراكم بالاي 99 درصد شد. همچنين نتايج نشان داد افزايش بيشينه دماي تف‌جوشي به 1900 درجه سانتي‌گراد در كامپوزيت ZrB2- 20 vol% SiC – 10 vol% TiC موجب رشد افراطي دانه و كاهش جزئي چگالي نسبي به مقدار يك درصد مي‌شود.