16017

16017

تهيه و بررسي پارامترهاي مؤثر بر ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت هاي زيركونيا/نيتريد تيتانيوم

كارشناسي ارشد

سراميك

فروردين 1395

فروردين 1395

دكتر فرهاد گلستاني فرد - دكتر سيد محمد ميركاظمي

مواد و متالورژي

چكيده به¬دليل سختي بالاي سراميك¬هاي زيركونيايي، ماشين¬كاري و شكل¬دهي اين مواد با دقت ابعادي بالا، فرايندي مشكل و هزينه¬بر است. يك راه مناسب، افزودن يك فاز ثانويه¬ي رسانا به اين مواد و ايجاد هدايت الكتريكي لازم براي شكل¬دهي آن¬ها توسط روش ماشين¬كاري تخليه¬ي الكتريكي است. به¬همين منظور در پژوهش حاضر نيتريد تيتانيوم با مقادير 25، 35 و 45 درصد حجمي به زمينه¬ي زيركونيايي افزوده شد. ابتدا نمونه¬ها در دو دماي ℃1500 و ℃1600 با روش زينتر بدون فشار به مدت 1 ساعت و تحت اتمسفر خلأ ساخته شدند. بيشترين چقرمگي شكست و سختي به¬ترتيب برابر با MPa.m1/207/0±20/5 و GPa 11/0±70/13 و مربوط به نمونه¬ي حاوي 35 درصد حجمي نيتريد تيتانيوم زينتر شده در دماي ℃1600 با دانسيته¬ي نسبي %97 بود. مشاهده شد كه مقاومت الكتريكي كامپوزيت¬¬ها با افزايش مقدار نيتريد تيتانيوم، كاهش يافته و به كمترين مقدار Ω.m 5-10×71/1 در كامپوزيت حاوي 45 درصد حجمي فاز ثانويه رسيده است. نتايج FESEM نشان داد كه ارتباط بين ذرات رساناي نيتريد تيتانيوم در مقادير بالاتر از 35 درصد حجمي برقرار شده كه اين امر دليل رسانندگي كامپوزيت-هاي حاصل بوده است. به¬دليل خواص مكانيكي مطلوب كامپوزيت حاوي 35 درصد حجمي نيتريد تيتانيوم و مقاومت الكتريكي پايين (Ω.m 4-10×11/1)، ماشين¬كاري تخليه¬ي الكتريكي با موفقيت روي آن انجام شد. براي رسيدن به دانسيته¬ي بالا در دماي پايين¬تر، در مرحله¬ي بعدي زينتر نمونه¬ها توسط روش پرس گرم در دماهاي ℃1300، ℃1350 و ℃1400 به مدت 10 دقيقه و تحت اتمسفر خلأ انجام شد. نمونه¬هاي زينتر شده در دماي ℃1400 به دانسيته¬ي نسبي بالا (بيشتر از %99) رسيدند. نمونه¬ي حاوي 35 درصد حجمي نيتريد تيتانيوم داراي بيشترين سختي و چقرمگي شكست به¬ترتيب برابر با GPa 06/0±50/14 و MPa.m1/2 05/0±40/5 بوده و همچنين استحكامي برابر MPa 07/40±35/601 داشت. به¬دليل داشتن مقاومت الكتريكي معادل Ω.m 5-10×01/4، ماشين‌كاري تخليه¬ي الكتريكي بر روي آن با موفقيت انجام شد. واژه‌هاي كليدي: زيركونياي پايدار شده با سه درصد مولي ايتريا، نيتريد تيتانيوم، ماشين-كاري تخليه¬ي الكتريكي، كامپوزيت¬هاي سراميكي رسانا.