بررسي اثر اندازه ذرات سيليكون بر زينتر بدون فشار نانو كامپوزيت‌هاي كاربيد بور

The effect of silicon particle size on pressureless sintering of boron carbide nano composites

در مقاله حاضر اثر اندازه ذرات سيليكون بر زينترپذيري و خواص فيزيكي و مكانيكي كاربيد بور بررسي شده است. براي ساخت كامپوزيت B4C-Si درصدهاي وزني مختلفي از سيليكون (10-5/2) با ميانگين اندازه ذرات مختلف (200 نانومتر و 100 ميكرومتر) به كاربيد بور افزوده شد. نمونه‏ها تحت فشار پرس تك محوره قرار گرفته و به روش زينتر بدون فشار در دماي 2200 درجه سانتي‏گراد زينتر شدند. براي بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي نمونه‌ها، آزمون هاي تعيين دانسيته و ميكرو سختي سنجي انجام گرفت. ريزساختار نمونه ها نيز به وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. دانسيته نسبي و ميكروسختي كاربيد بور با افزودن سيليكون بهبود يافت. بيشترين خواص با افزودن 5/7 درصد وزني ذرات سيليكون ميكرون و نانو حاصل شد. براي نمونه‌هاي حاوي ذرات ميكرون بيشترين دانسيته نسبي و ميكرو سختي به ترتيب 92 درصد و GPa 2/32 و براي نمونه‌هاي حاوي ذرات نانو بيشترين ميزان دانسيته نسبي و ميكرو سختي به ترتيب 74/87 درصد و GPa 3/28 به دست آمد.

In the present article the effect of silicon particle size on sinerability and physical and mechanical properties of boron carbide were investigated. Different weight percents of silicon particles (2.5 -10) with various average sizes (200 nm & 100 ?m) were added into Boron carbide to manufacture B4C-Si Composite. Samples were pressed by uniaxial pressing and pressureless sintered at 2200 °C. Density measurements and microhardness tests were carried out to investigate the physical and mechanical properties of composites. Microstructures of the samples were also investigated by using scanning electron microscopy. With adding silicon particles the relative density and microhardness of boron carbide improved. The maximum properties were attained when 7.5 wt.% micro and nano-silicon particles were added into composite. For specimens with micron silicon particles, maximum relative density and micro hardness were 92% and 32.2 GPa respectively and for specimens with nano silicon particles, maximum relative density and micro hardness were 87.74% and 28.3 GPa respectively.