تأثير عوامل فرآيندي بر تحولات فازي و ريزساختار بدنه هاي Al2O3-SiC ميكرو-نانو ساختار

كارشناسي ارشد

كامپوزيت‌هاي تقويت شده با ذرات نانومتري SiC بر پايه آلومينا، به دليل كاربردهاي بالقوه سازه‌اي توجه ويژه‌اي را به خود جلب كرده‌اند. افزودن مقدار كم ( 5 تا 10 در صد حجمي) از ذرات نانومتري SiC باعث بهبود خواص مكانيكي از جمله استحكام و چقرمگي شكست مي‌شود. چالش اصلي ساخت اين بدنه‌ها، شكل‌دهي دشوار براي قطعات پيچيده، نياز به دماي بالا براي زينتر ( تا 1800 درجه سانتي گراد) و كنترل همگني ريزساختاري است. معرفي پيش‌ماده‌هاي پليمري پيروليزشونده به عنوان منبعي براي تهيه بدنه‌هاي سراميكي، اكثر اين مشكلات را بهبود بخشيده است. در اين پژوهش، تاثير عوامل فرايندي همچون دما، تركيب ، خصوصيات پيش‌ماده اوليه و افزودن جوانه‌زا بر تحولات فازي، ريزساختار و تشكيل درجاي SiC در بدنه هاي نانوكامپوزيتي Al2O3-SiC ساخته شده با استفاده از پيش‌ماده پليمري PDMS بررسي شد. به اين منظور، بدنه هايي با 70،60 و 80 درصد وزني آلومينا با اندازه ذرات ميانگين 6 ميكرومتر و با افزودن پيش‌ماده پليمري PDMS و تزريق به داخل قالب ساخته شد و در دماهاي 1300و 1500 درجه سانتي‌گراد پيروليز گرديد. پس از انتخاب نمونه بهينه، اثر افزودن 5 درصد وزني SiC با ميانگين اندازه ذرات 45 تا 65 نانومتر به عنوان جوانه زا بررسي گرديد. در ادامه براي بررسي تغييرات فازي از آناليـز فازي XRD استفاده شد، و در نمونه هاي بهينه با نتايج FTIR و طيف سنجي رامان تطابق داده شد. براي بررسي ريزساختاري نيز تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM و FE-SEM تهيه شد. مشاهده گرديد كه در نمونه‌هاي PDMS خالص درصد بلورينگي و تشكيل فاز –SiCβ در دماي 1500 درجه سانتي‌گراد افزايش يافت و پيش‌ماده با طول زنجيره پليمري بلندتر مناسب‌تر بود، و در نمونه‌هاي حاوي آلومينا، يك نانوكامپوزيت با حضور زمينه آمورف و ذرات نانومتري SiC تشكيل شد كه با افزايش دما تا 1500 و افزايش آلومينا تا 80 درصد، مقدار فاز آمورف زمينه كاهش يافت. افزودن جوانه زا نيز باعث افزايش تشكيل فاز نانومتري SiC شد كه با تغيير الگوي XRD و مشاهده تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخص گرديد. كليدواژه ها: نانوكامپوزيت، آلومينا، كاربيد سيليسيم، ذرات نانومتري، Al2O3-SiC، تحولات فازي، پيش ماده پليمري، PDC.

194019

دانشگاه علم و صنعت ايران

سراميك

دكتر علي بيت الهي - دكتر حسين سرپولكي