ساخت لایه های نازک سرامیکی از جنس زیرکونیا-آلومینا به روش ریخته گری نواری-تزریق پلیمری

اکسید آلومینیم یا آلومینا یکی از مهم ترین سرامیک های مهندسی است. این ماده به علت خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار مناسب کاربردهای فراوانی در ابزارهای برش، قطعات مقاوم به سایش و خوردگی دارد. آلومینا به صورت خالص دارای چقرمگی شکست پایینی است که باعث می شود قابلیت اطمینان آن پایین آمده، کاربرد آن با مشکلاتی مواجه شود. اضافه کردن زیرکونیای پایدار شده به آلومینا باعث افزایش چقرمگی می شود. این عملیات باعث توسعه دسته ای از مواد به نام کامپوزیت های آلومینا/زیرکونیا شده است. لایه های نازک از این سرامیک در صنایع مختلف مانند صنعت ماشین کاری و صنعت پزشکی کاربرد دارد. ریخته گری نواری به عنوان روشی کارا برای تهیه لایه های نازک سرامیکی شناخته می شود. هدف از این تحقیق بررسی استفاده از روش تلفیقی ریخته گری نواری-تزریق پلیمری جهت تولید کامپوزیت آلومینا/زیرکونیا بهبود خواص نسبت به نمونه های تولید شده از فرایند ریخته گری نواری مرسوم می باشد. برای این منظور تعدادی نمونه با استفاده از روش ریخته گری نواری تولید شد. جهت تولید نمونه ها ابتدا با بررسی پارامترهای مختلف جهت رسیدن به ترکیب بهینه، دوغاب های پایداری از ذرات زیرکونیای پایدارشده، ذرات آلومینا و مخلوط این دو تهیه و سپس ریخته گری شد. برای تولید نمونه ها با روش تلفیقی، ابتدا یک لایه نازک متخلخل از زیرکونیای پایدارشده به کمک ریخته گری نواری ساخته شد. سپس، آلومینا با غوطه وری در نیترات آلومینیوم به آن تزریق گردید. در انتها، نمونه های تهیه شده به دو روش گفته شده، در دمای بالا تف جوشی گردید. چگالی نمونه ها به روش ارشمیدس، سختی به دو روش میکروسختی و نانوفرورفتگی، فازها به کمک پراش اشعه x ((xrd و ریزساختار به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. داده های چگالی نشان داد نمونه ها تهیه شده ساختاری متراکم دارند. با بررسی داده های سختی نمونه ها مشخص شد که با افزایش زیرکونیای پایدارشده، سختی نمونه ها افزایش می یابد. نمونه های تهیه شده با روش تلفیقی به دلیل درصد تخلخل خیلی کم، سختی حدود gpa 14 و چقرمگی شکست 7.2 mpam1/2) را نشان می دهد. همچنین در آزمون نانوفرورفتگی بیشترین سفتی تماس µn/nm299 و مدول یانگ gpa 326 اندازه گیری شده مربوط به نمونه ی تهیه شده با روش تلفیقی بود. نتایج xrd وجود فاز های آلومینا و زیرکونیای پایدارشده و مقدار تقریبی آن ها را ارائه نمود. نیز، نتایج sem نشان داد کم ترین میزان تخلخل و بالاترین یکنواختی ساختار مربوط به نمونه ی تهیه شده با روش تلفیقی بود. بنابراین، مقایسه داده های نمونه های تهیه شده از روش تلفیقی در مقایسه با روش ریخته گری نواری مرسوم، کارایی روش تلفیقی را به عنوان روشی جدید در تولید لایه های نازک کامپوزیت آلومینا/زیرکونیا تایید می نماید.