ساخت و مشخصه یابی نانوکامپوزیت b4c-sic با استفاده از مایکروویو و sps و بررسی رفتار خزشی آن

در این پژوهش سنتز و زینتر نانوکامپوزیتهای کاربیدی، مشخصه یابی و بهبود خواص آن به عنوان هدف اصلی قرار گرفت. در گام اول زینتر کاربیدبور، خواص مکانیکی آن و تأثیر افزودن نانوذرات کاربیدسیلیسیم سنتز شده در همین پژوهش و همچنین گرافیت در بهبود خواص کاربیدبور مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا از زینتر به کمک اسپارک پلاسما (sps) استفاده شد. نتایج حاصل از شرایط مختلف زینتر نشان داد که کاربیدبور خالص به کمک sps در دمای ?c1700 بمدت 3 دقیقه تا دانسیته کامل قابل زینتر است. با وجود افزایش سختی نمونه های حاصله تا gpa 4/36 ناشی از کاهش اندازه دانه کاربیدبور، تافنس شکست تغییر چندانی نداشت (mpa.m1/2 65/3). به کارگیری نانوذرات کاربیدسیلیسیم و تولید نانوکامپوزیت کاربیدبور-کاربیدسیلیسیم منجر به بهبود 64/1 برابر (mpa.m1/296/5) در تافنس شکست این سرامیک کاربیدی گردید. همچنین مکانیزم شکست از حالت شکست درون دانه ای در نمونه خالص به ترکیبی از شکست درون دانه ای و بین دانه ای تغییر می نماید. بنابراین در اثر حضور نانوذرات کاربیدسیلیسیم در زمینه کاربیدبور در اثر انحراف ترک و خارج شدگی ذرات تقویت-کننده مسیر اشاعه ترک افزایش یافته و تأییدی بر بهبود تافنس شکست در این نانوکامپوزیتها می باشد. به منظور سنتز نانوذرات کاربیدسیلیسیم به عنوان تقویت کننده مورد استفاده در این کامپوزیت، روش احیای کربوترمی با منابع حرارتی مختلف نظیر کوره با اتمسفر خنثی و مایکروویو مورد بررسی گرفت. همچنین شرایط بهینه از جهت انتخاب میزان زمان آسیاب کاری قبل از سنتز مشخص شد. نتایج نشان داد که با به کارگیری 40 ساعت آسیاب کاری می توان نانوذرات کاربیدسیلیسیم را در کوره در دمای ?c1450 بمدت 60 دقیقه و در مایکروویو در دمای ?c1200 بمدت 5 دقیقه تولید نمود. در نهایت برای اولین بار رفتار تغییر فرم دما بالا و مکانیزمهای حاکم بر تغییرفرم کاربیدبور و نانوکامپوزیتهای کاربیدبور-کاربیدسیلیسیم ارائه شد. آنالیز نتایج حاصل از آزمون خزش بهمراه مطالعات میکروسکوپی نشان داد که مکانیزم تغییرفرم از طریق فعالسازی نابجاییها و بازیابی آنها و همچنین بطور همزمان با لغزش مرزدانه ها در کرنشهای کم می باشد. با افزایش تغییرفرم سهم لغزش مرزدانه کاهش یافته و در نتیجه حفره های بین دانه ای در ریزساختار نمایان می گردد. حضور اتمهای حل شونده نقش موثری روی مشخصه خزشی و ساختار نابجاییها در این ماده دارد.