اثر افزودن کاربید زیرکونیوم و نانو صفحات گرافن بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت‌ پایه ZrB2

مهندسی متالورژی و مواد

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 09 خرداد 1403   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2024.86458.1141

نویسندگان

میلاد خیراله زاده¹؛ زهره بلک^{* 2}؛ مهدی عزیزیه¹؛ مهدی شاهدی اصل³

¹گروه مهندسی مواد، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

²دانشگاه آزاد واحد اهواز

³گروه مهندسی مواد، دانشگاه قبرس

چکیده

این پژوهش، به منظور بررسی اثر افزودن ZrC بر ریزساختار، و خواص مکانیکی کامپوزیت‌های ZrB2 تقویت‌شده با نانو صفحات گرافن (GNP)، سه کامپوزیت از طریق تف جوشی پلاسمای جرقه‌ای (SPS) در دمای 1900 درجه سانتی‌گراد به مدت 7 دقیقه تحت فشار 40 مگاپاسکال تف جوشی شدند و رفتار تف جوشی، ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت حاصل نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. چگالی نسبی به روش ارشمیدس اندازه گیری شد. برای بررسی ترکیب شیمیایی و شناسایی فاز از تجزیه و تحلیل XRD و EDS استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی ( FE-SEM) برای ارزیابی ریزساختار (اندازه دانه و تخلخل) استفاده شد. استحکام خمشی، سختی و چقرمگی شکست به ترتیب با آزمون خمشی سه نقطه ای، ماکرو ویکرز و Single Edge Notch Beam (SENB) تعیین شدند. نتایج نشان داد که حضور GNP به تنهایی و همراه با ZrC، چگالی نسبی را به طور قابل توجهی اقزایش می دهد(7/99%). علاوه بر این، چگالی کامل با افزودن 10 و 20 درصد حجمی ZrC در مقایسه با سرامیک خالص ZrB2 با چگالی نسبی 81% حاصل شد. حداکثر سختی ، استحکام خمشی و چقرمگی شکست GPa 8/25، MPa 597 و MPa m0.5 9/4 به ترتیب برای کامپوزیت ZrB2-GNP تقویت شده با 20 درصد حجمی ZrC بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

سرامیک ZrB2؛ ریزساختار؛ سختی؛ چقرمگی شکست؛ تف جوشی با جرقه پلاسما

مراجع