بررسی تأثیر الیاف کربن بر خواص مکانیکی کامپوزیت ZrB2‌-SiC

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 6، دوره 29، شماره 2 - شماره پیاپی 18، شهریور 1397، صفحه 127-136   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v0i29.58253

نویسندگان

زهره بلک^{* 1}؛ مهدی عزیزیه²؛ حسین کفاشان²

¹دانشگاه آزاد واحد اهواز

²دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز

چکیده

در این تحقیق به تأثیر بررسی الیاف کربن بر سینترپذیری و چقرمگی شکست کامپوزیت ZrB2-SiC تهیه شده به روش سینتر با جرقه پلاسما پرداخته شده است. برای این منظور، چهار کامپوزیت با درصد الیاف کربن 10، 20، 30 و 40 به روش جرقه پلاسما سینتر شدند. فرآیند سینتر با جرقه پلاسما در دمای 1800 درجه سانتیگراد، زمان 6 دقیقه تحت فشار 40 مگاپاسکال با نرخ گرم کردن تقریبی 50 درجه بر دقیقه انجام شد. بررسی‌های ریزساختاری با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. سختی و چقرمگی شکست به ترتیب به روش‌های ماکرو ویکرز و SENB اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که با افزایش درص د الیاف کربن، چگالی نسبی نمونه‌ها کاهش یافته و درصد تخلخل‌های باز افزایش می‌یابد. افزایش درصد الیاف کربن در مقادیر بررسی شده در این تحقیق، تأثیر چندانی بر سختی کامپوزیت حاصله ندارد. مشخص شد که افزودن الیاف کربن سبب بهبود چقرمگی شکست کامپوزیت ZrB2-SiC می‌شود.

کلیدواژه‌ها

کامپوزیت ZrB2-SiC؛ الیاف کربن؛ سینتر با جرقه پلاسما؛ چقرمگی شکست

مراجع

1. Chamberlain, A.L., Fahrenholtz W.G., Hilmas G.E., "Pressureless of zirconium diboride", Journal of the American Ceramic Society, Vol. 89, pp. 450-456, (2006).
2. Licheri R., Orrù R., Musa C., Cao G., "Combination of SHS and SPS Techniques for fabrication of fully dense ZrB2-ZrC-SiC composites", Material Letters, pp. 432–435, (2008).
3. George M.R., "Studies of ultra- high temperature ceramic composite components: synthesis and characterization of HfOxCy and Si oxidation in atomic oxygen containing environments", Ph.D. Thesis, Vander Bilt University, pp. 40-43, (2008).
4. Guo S.Q., "Densification of ZrB2-based composites and their mechanical and physical properties: A review", Journal of European Ceramic Society, Vol. 29, pp. 995–1011, (2009).
5. Guo W.M., Yang Z.G., Vleugels J., Zhang G.J., "Effect of pressure loading cycle on spark plasma sintered ZrB2–SiC–Yb2O3 ceramics", Ceramics International, Vol. 38, pp. 5293–5297, (2012).
6. Guo W.M., Vleugels J., Zhang G.J., Wang P.L., Van der Biest O., "Effect of heating rate on densification, microstructure and strength of spark plasma sintered ZrB2-based ceramics”, Scripta Materialia, Vol. 62, pp. 802–805, (2010).
7. Yang F., Zhang X., Han J., Du S., "Mechanical properties of short carbon fiber reinforced ZrB2–SiC ceramic matrix composites", Material Letters, Vol. 62, pp. 2925–2927, (2008).
8. Yang F., Zhang X., Han J., Du S., "Processing and mechanical properties of short carbon fibers toughened zirconium diboride-based ceramics", Materials and Design, Vol. 29, pp. 1817–1820, (2008).
9. Yang F., Zhang X., Han J., Du S., "Characterization of hot-pressed short carbon fiber reinforced ZrB2–SiC ultra-high temperature ceramic composites", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 472, pp. 395–399, (2009).
10. Guo S., Naito K., Kagaw Y., "Mechanical and physical behaviors of short pitch-based carbon fiber-reinforced HfB2–SiC matrix composites", Ceramics International, Vol. 39, pp. 1567–1574, (2013).
11. Nasiri Z., Mashadi M., Abdollahi A., "Effect of short carbon fiber addition on Pressureless densification and mechanical properties of ZrB2-SiC-Csf nanocomposite", Vol. 51, pp. 216-223, (2016).