فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

حضور زیرکونیا در کامپوزیت‌های پایه آلومینا باعث افزایش چقرمگی می‌شود؛ درحالی‌که استحکام و سختی آن‌ها حفظ می‌گردد. در این مطالعه، تأثیر ترکیب مواد اولیه بر خواص مکانیکی نمونه‌های مختلف کامپوزیت پایه آلومینا-زیرکونیا، سنتزشده به روش سنتز خوداحتراقی، برای سه سیستم واکنش آلومینوترمیک Al-ZrO2-B2O3-C، Al-ZrSiO4-B2O3-C و Al-ZrO2-TiO2-C بررسی شد. در این تحقیق، ابتدا مخلوط‌های گوناگون مواد اولیه براساس سیستم‌های یادشده، همگن‌سازی شدند و مطالعات اولیه آنالیز حرارتی افتراقی بر روی آنها انجام شد. سپس، بر‌اساس نتایج حاصل، فرایند زینترینگ پلاسمای جرقه‌ای (SPS) بر روی نمونه‌ها انجام شد. این فرایند با اعمال فشار ۴۵ مگاپاسکال، نرخ گرمایش ۱۵۰ درجه سلسیوس بر دقیقه و نگهداری در دمای ۱۴۰۰ درجه سلسیوس به‌مدت ۵ دقیقه انجام شد. در ادامه، مشاهدات ریزساختاری، تعیین ترکیب فازی و اندازه‌گیری خواص فیزیکی (چگالی، تخلخل) و مکانیکی (سختی، استحکام و چقرمگی) برای نمونه‌های زینتر‌شده انجام شد. نتایج آنالیز حرارتی نشان داد که در تمامی سیستم‌های مورد بررسی، واکنش‌های خوداحتراقی پس از ذوب آلومینیوم تشدید شده و پیک‌های متناظر با این واکنش‌ها در منحنی‌های حرارتی ظاهر می‌شوند؛ به‌طوری‌که بیشترین شدت احتراق در سیستم Al-ZrO2-B2O3-C در دمای 700 درجه سلسیوس و در سیستم Al-ZrSiO4-B2O3-C در دمای حدود 1000 درجه سلسیوس مشاهده می‌شود. نتایج آنالیز فازی حاکی از تشکیل فازهای مختلف آلومیناید زیرکونیم، دی‌سیلیسید و دی‌بورید زیرکونیم، انواع کاربیدهای بور، زیرکونیم و سیلیسیم و تیتانات آلومینیم بسته به نوع سیستم در زمینۀ آلومینا است. براساس نتایج آنالیز حرارتی، دمای 1200 درجه سلسیوس به عنوان دمای مناسب برای فرایند زینتر قوس پلاسما انتخاب شد. نتایج حاصل از نمونه‌های زینترشده نشان داد که سیستم Al-ZrSiO₄-B₂O₃-C با دستیابی به بیشترین چگالی نسبی (۹۲ درصد) و برخورداری از ریزساختاری همگن‌تر نسبت به دو سیستم دیگر، بالاترین خواص مکانیکی (سختی 1159 ویکرز، استحکام خمشی 5/271 مگاپاسکال و چقرمگی MPa.m1/2 76/8) را ارائه می‌دهد.