بررسي تاثير ميزان SiC و B4C و دماي زينتر بدون فشار بر خواص مكانيكي و مقاومت به اكسيداسيون ايزوترم نانو كامپوزيت هاي ZrB2-SiC-B4C

Investigating the Effect of SiC and B4C and Pressureless Sintering Temperature on Mechanical Properties and Isothermal Oxidation Resistance of ZrB2-SiC-B4C Nanocomposites

ZrB2 از جمله سراميك هاي دما بالا با دماي ذوب بسيار بالاي °C 3040 مي باشد كه خواص منحصر به فردي دارد. از مشكلات عمده ZrB2 زينتر پذيري ضعيف آن است كه در اين تحقيق با افزودن SiC در ابعاد ميكرون و نانومتر، به عنوان فاز ثانويه و B4C به عنوان افزودني سعي در رفع اين مشكل گرديد. مطالعات منظمي بر روي زينتر بدون فشار نانوكامپوزيت SiC-ZrB2 صورت پذيرفت. ابتدا به بررسي تغييرات اندازه ذرات در نتيجه زمانهاي مختلف آسياب و بهينه سازي اين زمان پرداخته شد. سپس اثر درصدهاي مختلف وزني SiC ميكرون و نانو به همراه افزودني B4C مورد بررسي قرار گرفت. نمونه ها در دماهاي ºC2050، ºC 2100، ºC 2150 و ºC2200 به روش بدون فشار به مدت يك ساعت، زينتر شدند. نانوكامپوزيت SiC-ZrB2 با 10 درصد وزني SiC نانو و 3 درصد وزني B4C داراي سختي ميانگين GPa0/5±14/85 و تافنس MPam1/2 3/8 است. در مرحله نهايي نمونه ها در دماي ºC 1500 در اتمسفر هوا اكسيد گرديدند و شكل ظاهري و تغييرات وزني آنها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزودن B4C نه تنها براي زينتر پذيري مفيد است بلكه براي مقاومت به اكسيداسيون نيز سودمند است.

ZrB2 is a ultra-high temperature ceramic (UHTC's) with a high melting point of over 3040 ° C with unique properties. Of the major problems with ZrB2 is its weakness of sinterability، that in this study adding SiC in micron and nano as a secondary phase and B4C as an additive tried to overcome this problem. Systematic studies were performed on the pressureless sintering of ZrB2–SiC nanocomposites. At first changes in particle size were investigated as a result of different milling times and optimization of this time. Then the effect of different weights of SiC micron and nano with addition of B4C was investigated. Samples were pressurelessly sintered at 2050 ° C، 2100 ° C، 2150 ° C and 2200 ° C for one hour. ZrB2–SiC nanocomposites with 10%wt nano SiC and 3%wt B4C have an average hardness of 14.85± 0.5 GPa and toughness around 3.8 MPam1/2. At the final stage، the samples were oxidized at 1500 ºC in the air atmosphere and appearance and weight variations were investigated. The results showed that the addition of B4C is not only useful for sintering but also useful for oxidation resistance.