بهینه‌سازی دما و زمان فرآیند سیلیکون خورانی پیش‌سازه‌های متخلخل TiC به منظور ساخت سرامیک نانولایه Ti3SiC2 و بررسی خواص مکانیکی آن

محورهای موضوعی : نانومواد

حمزه فراتی‌راد ¹ , حمید رضا بهاروندی ² , محمد قنادی مراغه ³

1 - دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع مواد و فرآیندهای ساخت، تهران، ایران
2 - دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع مواد و فرآیندهای ساخت، تهران، ایران
3 - پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، صندوق پستی 3486-11365، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1397/03/21 تاریخ پذیرش : 1397/03/21 تاریخ انتشار : 1395/09/01

کلید واژه: مذاب خورانی, کاربید تیتانیم, مکس فاز Ti3SiC2, ریخته‌گری ژلی,

چکیده مقاله :

کاربیدهای سه‌تایی نانولایه Ti3SiC2، گروهی از سرامیک‌های سه‌تایی هستند که به علت ترکیبی از ویژگی‌های فلزی و سرامیکی در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این تحقیق، کاربیدهای سه‌تایی نانولایه Ti3SiC2 با روش سیلیکون خورانی پیش‌سازه‌های TiC ساخته شده با روش ریخته‌گری ژلی سنتز شدند و اثر دما و زمان فرآیند مذاب خورانی روی تشکیل Ti3SiC2 مورد بحث قرار گرفت. تشکیل فاز و ریزساختار به وسیله XRD و SEM مجهز به آنالیز عنصری EDS مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهترین دما و زمان به منظور تولید مکس فاز Ti3SiC2 با خلوص بالا، به ترتیب °C 1500 و 90 دقیقه است. با افزایش دمای مذاب خورانی به بالاتر از °C 1500 مکس فاز به TiC و Si تجزیه می‌شود. همچنین مشخص شد که ترکیب نمونه‌ها به شدت به زمان مذاب خورانی وابسته است و با افزایش زمان مذاب خورانی مکس فاز به TiC تجزیه می‌شود. نتایج ریز سختی‌سنجی نشان داد که سختی نمونه‌ها با افزایش مقدار TiC افزایش می‌یابد. مقدار سختی ویکرز برای کامپوزیت Ti3SiC2–85wt.%TiC به مقدار بیشینه GPa 3/21 می‌رسد. چقرمگی شکست کامپوزیت Ti3SiC2-12wt.%TiC نیز برابر با MPa.m1/2 63/5 اندازه‌گیری شد.