تحليل ترموديناميكي سينتر بدون فشار نانوكامپوزيت B4C-Si به كمك نرم افزار Factsage

Thermodynamic Analysis of Pressureless Sintering of B4C-Si Nano Composite by Factsage Software

در اين مقاله، سينتر بدون فشار نانوكامپوزيت B4C-Si مورد پژوهش قرار گرفته است. ابتدا، پيش از انجام هر گونه عمليات آزمايشگاهي و با استفاده از نرم افزارهاي Factsage و HSC، مقدار تغييرات انرژي آزاد واكنش‌ها و در نتيجه، انجام پذيري آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. سپس تركيب‏هايي حاوي 10-5/2 درصد وزني سيليسيم تحت فشار پرس تك محوره قرار گرفته و به روش سينتر بدون فشار در دماي 2200 درجه سانتي‏گراد سينتر شدند. براي بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي نمونه‌ها، آزمون هاي تعيين دانسيته، ميكرو سختي سنجي و تعيين مدول و چقرمگي شكست انجام گرفت. هم‌چنين، براي مطالعه ريزساختار نمونه ها، تصاوير ميكروسكوپي آن ها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي تهيه شد. نتايج بدست‌ آمده از نمونه‌ها نشان دادند كه بهترين خواص براي نمونه حاوي 5/7 درصد وزني سيليسيم با دانسيته نسبي 92 درصد، سختي GPa 2/32، مدول الاستيك GPa 45/308 و چقرمگي شكست MPa.m1/2 09/4 بدست آمده است.

In this article, pressureless sintering of B4C-Si nano composite has been investigated. At first before beginning any laboratory operation and by using Factsage and HSC softwares, the free energy changes of reactions and the ability to reaction was examined. Then composition containing 2.5-10 wt% Si placed under uniaxial pressing and pressureless sintered at 2200°C. To evaluate the physical and mechanical properties of specimens, determination of density, micro-hardness, young modulus and fracture toughness were carried out. Also to study the microstructure of samples, microscopic images were taken by SEM. The results of the experiments showed that maximum properties were obtained for the sample containing 7.5 wt% Si which was 92% relative density, 32.2 GPa hardness, 308.45 GPa elastic modulus and 4.09 MPa.m1/2 fracture toughness.