تحلیل ترمودینامیکی سینتر بدون فشار نانوکامپوزیت B4C-Si به کمک نرم افزار Factsage

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مینا سعیدی حیدری ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد مرکب، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران.)
حمید رضا بهاروندی ² (دانشیار مجتمع مواد و فناوری‌‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران.)
ناصر احسانی ³ (استاد مجتمع مواد و فناوری‌‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران.)

تاریخ دریافت : 1392/11/16 تاریخ پذیرش : 1392/11/16 تاریخ انتشار : 1393/03/01

کلید واژه: نانو کامپوزیت, کاربید بور, سیلیسیم, سینتر بدون فشار, Factsage,

چکیده مقاله :

    در این مقاله، سینتر بدون فشار نانوکامپوزیت B₄C-Si مورد پژوهش قرار گرفته است. ابتدا، پیش از انجام هر گونه عملیات آزمایشگاهی و با استفاده از نرم افزارهای Factsage و HSC، مقدار تغییرات انرژی آزاد واکنش‌ها و در نتیجه، انجام پذیری آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس ترکیب‏هایی حاوی 10-5/2 درصد وزنی سیلیسیم تحت فشار پرس تک محوره قرار گرفته و به روش سینتر بدون فشار در دمای 2200 درجه سانتی‏گراد سینتر شدند. برای بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه‌ها، آزمون­های تعیین دانسیته، میکرو سختی سنجی و تعیین مدول و چقرمگی شکست انجام گرفت. هم‌چنین، برای مطالعه ریزساختار نمونه­ها، تصاویر میکروسکوپی آن­ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی تهیه شد. نتایج بدست‌ آمده از نمونه‌ها نشان دادند که بهترین خواص برای نمونه حاوی 5/7 درصد وزنی سیلیسیم با دانسیته نسبی 92 درصد، سختی GPa 2/32، مدول الاستیک GPa 45/308 و چقرمگی شکست MPa.m^1/209/4 بدست آمده است.

چکیده انگلیسی:

In this article, pressureless sintering of B₄C-Si nano composite has been investigated. At first before beginning any laboratory operation and by using Factsage and HSC softwares, the free energy changes of reactions and the ability to reaction was examined. Then composition containing 2.5-10 wt% Si placed under uniaxial pressing and pressureless sintered at 2200°C. To evaluate the physical and mechanical properties of specimens, determination of density, micro-hardness, young modulus and fracture toughness were carried out. Also to study the microstructure of samples, microscopic images were taken by SEM. The results of the experiments showed that maximum properties were obtained for the sample containing 7.5 wt% Si which was 92% relative density, 32.2 GPa hardness, 308.45 GPa elastic modulus and 4.09 MPa.m^1/2 fracture toughness.