چكيده
چكيده
در پژوهش حاضر، درصدهاي حجمي مختلفي از نانوتيوب¬هاي كربن (x (CNT) = 0, 1.3, 2.6, 7.6 Vol.%) در زمينه زيركنياي 8YSZ از طريق دو روش خشك و تر توزيع گرديد. نمونه¬هاي كامپوزيت¬ پودري (Z-xC) توسط روش تف¬جوشي قوس پلاسما (SPS) تف¬جوشي شده و اثر روش توزيع نانوتيوب¬ها و شرايط تف¬جوشي بر كل فرآيند چگالش كامپوزيت¬هاي Z-xC مطالعه گرديد. مطابق بررسي¬هاي صورت گرفته، نمونه¬هاي تهيه شده از روش توزيع تر در نهايت منجر به ايجاد مقادير بالاتر چگالي نهايي و ريزساختاري همگن در كامپوزيت¬هاي Z-xC گرديد. مطالعات ريزساختاري صورت گرفته از طريق روش ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان داد كه ريزساختار نمونه¬هاي تف¬جوشي تهيه شده از روش توزيع خشك حاوي درصد قابل ملاحظه¬اي از كلاف نانوتيوب¬هاي درهم¬پيچيده توزيع نشده است. بر خلاف آن، در ريزساختار نمونه¬هاي تهيه شده به روش توزيع تر مشاهده گرديد كه نانوتيوب¬هاي كربن به شكلي همگن توزيع گرديدند. اثر افزودن نانوتيوب¬هاي كربن بر رفتار تف¬جوشي كامپوزيت¬هاي Z-xC از طريق مقايسه سرعت تف¬جوشي نمونه¬هاي كامپوزيت بر اساس تابعي از درصد حجمي CNT–در مرحله تف¬جوشي همدما- مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده گرديد افزايش درصد حجمي نانوتيوب¬هاي كربن به ويژه در درصدهاي حجمي بالاتر مثل 7.6 Vol.% در نهايت منجر به تأخير قابل ملاحظه¬اي در فرآيند تف¬جوشي گرديده است. نتايج بدست آمده به روش تجربي از طريق مدل كوانتوم مكانيك تف¬جوشي و با فرض شرايط زينترينگ محدود شونده (در حضور ذرات فاز ثانويه سخت) مورد مطالعه قرار گرفته و ميزان تطابق نتايج بدست آمده از مدل با نتايج تجربي بررسي گرديد. تنها حالت انحراف از مدل در نمونه¬اي با كمترين درصد حجمي CNT (نمونه Z-1.3C) مشاهده گرديد. در همين راستا اثر منفي نانوتيوب¬هاي كربن در كاهش سرعت چگالش نمونه¬هاي سراميكي مورد بررسي قرار گرفته و براي اولين بار اين اثر مخرب به عبور از يك درصد حجمي بحراني از نانوتيوب¬ها مرتبط گرديد. در واقع مطالعات تف¬جوشي صورت گرفته نشان داد كه درصد حجمي نانوتيوب¬هاي كربن در نمونه¬Z-1.3C از مقدار بحراني ايجاد شبكه-هاي بهم پيوسته كمتر بوده و لذا منجر به بهبود رفتار چگالش در مقايسه با نمونه زيركنياي تك فاز گرديده است. نتايج بدست آمده از طريق مشاهدات صورت گرفته توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري مورد تأييد قرار گرفت. خواص مكانيكي (سختي و چقرمگي شكست) نمونه¬هاي كامپوزيتي Z-xC از طريق روش مخروط فرورونده مورد بررسي قرار گفت و مشاهده گرديد كه سختي نمونه¬ها با افزايش درصد حجمي نانوتيوب¬هاي كربن با يك روند خفيف و شيب كم كاهش پيدا كرد. اين در حالي است كه چقرمگي شكست نمونه¬هاي حاوي درصد¬هاي بالاي CNT در نهايت افزايش قابل ملاحظه¬اي را در اثر افزايش كسر حجمي نانوتيوب¬هاي كربن نشان داده است. مطالعات ريزساختاري صورت گرفته روي نمونه¬هاي مزبور نشان داد كه مكانيزم¬هاي انحراف ترك و پل¬زني نانوتيوب¬ها روي مسير ترك داراي مهمترين نقش در افزايش قابل ملاحظه چقرمگي شكست بوده است.
واژه‌هاي كليدي: زيركنياي پايدار شده، نانولوله‌هاي كربني، پراكنده‌سازي، زينترينگ، خواص مكانيكي.
