15110

15110

بررسي تهيه بدنه‌هاي نيتريد سيليسيم به روش ريخته‌گري ژلي و ‌سينتر واكنشي

كارشناسي ارشد

مواد گرايش سراميك

آذر 1394

آذر 1394

دكتر فرهاد گلستاني‌فرد-دكتر ابراهيم قاسمي

دكتر رحيم نقي‌زاده

چكيده در اين تحقيق به بررسي و تهيه بدنه متخلخل Si3N4، از طريق سينتر واكنشي بدنه ريخته‌گري ژلي سيليسيم پرداخته شده است. هدف اصلي تهيه بدنه Si3N4 با تخلخل بيش‌تر از vol%30 و استحكام بيش از MPa 100 است. از اين رو، در گام اول به منظور تهيه بدنه با خواص مطلوب، رفتار رئولوژي و پارامترهاي مؤثر بر ريخته‌گري ژلي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد سوسپانسيون سيليسيمي كه داراي wt% 4/0 پراكنده‌ساز (PHBA) است، كمترين ميزان گرانروي را دارد و الكترواستريكي پايدار است. هم‌چنين ميزان و نسبت منومرهاي مصرفي بر خواص مكانيكي و كيفيت بدنه‌ها بعد از خروج مواد آلي اثرگذار است. بدنه‌اي كه داراي wt% 15 منومر با نسبت AM به MBAM، 15 است كه داراي MPa 36 استحكام خمشي و vol% 48 تخلخل است. از طرف ديگر، استفاده از يك كاتاليست مانند TEMED زمان گيرش را در مقايسه با اعمال حرارت حدود %40 كاهش مي‌دهد و بدنه ژل شده به كمك TEMED داراي انقباضي كمتر از %5 است. به‌ علاوه، افزايش ميزان بار جامد تا %8، زمان تأخير در فرآيند ژل شدن را از 61 ثانيه به حدود 27 ثانيه كاهش مي‌دهد. افزايش دماي فرآيند سينتر واكنشي، نرخ نيتريداسيون را افزايش داده و باعث كاهش زمان فرآيند سينتر تا 4 ساعت مي‌شود. از اين رو، با افزايش دماي رژيم حرارتي اعمال شده به بدنه، ميزان تشكيل -Si3N4α و -Si3N4β به ترتيب از %76 و %24 به %37 و %63 تغيير مي‌يابد. بدنه‌هاي حاصله به ترتيب داراي MPa 88 وMPa 160 استحكام خمشي و vol% 44 وvol% 41 تخلخل است. به نظر مي‌رسد مكانيزم نيتريداسيون در كار فعلي در دماهاي بالاتر از C°1400 همراه با شسكته شدن مولكول گاز نيتروژن به اتم آن و واكنش با سيليسيم به صورت مايع و گاز است كه منجر به تشكيل -Si3N4β مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: نيتريد سيليسيم، سينتر واكنشي، ريخته‌گري ژلي، زمان تأخير.