31756

بررسي اثر مقدار پودر كاربيد سيليسيم پوشش داده شده با پودر آلومينا بر خواص سايشي كامپوزيتهاي آلومينا/كاربيد سيليسيم.

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي گرايش سراميك

1400

1403/07/21

دكتر مهدي ملكي- دكتر هودسا مجيديان

ندارم

مهندسي مواد و متالورژي

آلومينا يكي از پركاربردترين سراميك¬ها است. پايداري شيميايي و حرارتي، ديرگدازي، سختي، استحكام و زيست سازگاري بالاي آلومينا موجب كاربرد وسيع آن شده است. با اين حال يكي از مشكلات معمول آلومينا، پايين بودن مقاومت به شوك حرارتي، تردي و چقرمگي شكست پايين آن مي¬باشد. براي بهبود خواص آلومينا، مي‌توان آن را با ذرات كاربيدسيليسيم كامپوزيت كرد. از مزيت‌هاي كامپوزيت آلومينا-كاربيدسيليسيم، مي¬توان به مقاومت در برابر سايش فوق¬العاده و خواص تريبولوژيكي عالي آن اشاره كرد كه عملكرد مطلوبي در ابزار آلات برش دارد؛ ولي در صورتي كه فراوري و آماده¬سازي مواد اوليه به خوبي صورت نگيرد، كاربيدسيليسيم به خوبي در زمينه آلومينا پراكنده نشده و مانع از سينتر شدن كامل بدنه¬ي آلومينايي مي¬شود. دراين پژوهش، كاربيدسيليسيم در دو اندازه‌ي ميكرومتري و نانومتري به مقدار 5 درصد وزني به آلومينا افزوده و تهيه كامپوزيت آلومينا -كاربيدسليسيم با يك راه‌كار ساده بر مبناي پوشش‌دهي ذرات آلومينا با كاربيدسيليسيم انجام شد. براي تهيه كامپوزيت Al2O3-SiC از سه روش استفاده شد كه در روش اول دوغاب آلومينا تهيه وذرات كاربيدسيليسيم به آن اضافه گرديد. روش دوم دوغاب كاربيدسيليسيم تهيه شد و ذرات آلومينا به آن اضافه و پس از خشك كردن به دوغاب آلومينا اضافه گرديد. روش سوم دوغاب‌هاي آلومينا و كاربيدسيليسيم باهم مخلوط و با اضافه نمودن اسيدنيتريك pH دوغاب تغيير داده شد تا در اثر جاذبه الكترواستاتيكي ذرات به هم چسبيده و سطح تماس آن‌ها افزايش يابد. در همه روش‌ها نسبت آلومينا به كاربيدسيليسيم ثابت و مقدار 95-5 بود. كامپوزيت‌ها با پرس تك محوره شكل‌دهي و تا دماي ˚C 1650 حرارت‌دهي و به مدت 3 ساعت سينتر شدند. ريزساختار پودرهاي پوشش داده شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي و در نهايت، تاثير پوشش‌دهي آلومينا با كاربيدسيليسيم بر سينترپذيري بدنه‌ي نهايي بررسي شد. با كاربيدسيليسيم ميكرومتري، پوششي از آلومينا بر كاربيدسيليسيم ايجاد شد و با استفاده از كاربيدسيليسيم نانومتري، ذرات آلومينا با كاربيد سيليسيم به خوبي پوشش‌ داده شدند. بررسي چگالي كامپوزيت‌ها نشان داد كه در برخي تا 95% دانسيته تئوري حاصل شده است. اما در كامپوزيت‌هاي كه از كاربيدسيليسيم ميكرومتري استفاده شده بود كاهش چگالي ديده مي‌شد كه قابل پيشبيني و به علت اندازه دانه بيشتر نسبت به آلومينا بود. بررسي خواص مكانيكي كامپوزيت‌ها از جمله سختي و سايش نشان داد، كامپوزيت‌هاي Al2O3-SiC ، از سختي بالاي 1100 ويكرز و مقاومت به سايش بالايي برخوردار بودند.

1403/09/26

Investigating the effect of the amount of silicon carbide powder coated with alumina powder on the wear properties of alumina / silicon carbide composites.

10/12/2025 12:00:00 AM

Alumina is one of the most widely used ceramics. Alumina's chemical and thermal stability, slow melting, hardness, strength and high biocompatibility have led to its wide use. However, one of the usual problems of alumina is its low thermal shock resistance, brittleness and low fracture toughness. To improve the properties of alumina, it can be composited with silicon carbide particles. Among the advantages of alumina-silicon carbide composite, we can mention its excellent wear resistance and excellent tribological properties, which have a favorable performance in cutting tools; But if the processing and preparation of the raw materials is not done well, silicon carbide is not well dispersed in the alumina field and prevents the complete sintering of the alumina body. In this research, silicon carbide in micrometer and nanometer sizes was added to alumina in the amount of 5% by weight and the preparation of alumina-silicon carbide composite was done with a simple method based on coating alumina particles with silicon carbide. Three methods were used to prepare Al2O3-SiC composite, and in the first method, alumina slurry was prepared and silicon carbide particles were added to it. In the second method, silicon carbide slurry was prepared and alumina particles were added to it and after drying, it was added to the alumina slurry. Third method, alumina and silicon carbide slurries were mixed together and the pH of the slurry was changed by adding nitric acid so that due to the electrostatic attraction of particles stuck together and their contact surface increased. In all methods, the ratio of alumina to silicon carbide was constant and the value was 5-95. The composites were formed by uniaxial press and heated to a temperature of 1650 ˚C and sintered for 3 hours. The microstructure of coated powders was investigated by scanning electron microscope and finally, the effect of alumina coating with silicon carbide on the sinterability of the final body was investigated. With micrometer silicon carbide, a coating of alumina was created on silicon carbide, and by using nanometer silicon carbide, alumina particles were well covered with silicon carbide. Examining the density of composites showed that in some cases up to 97% of the theoretical density was achieved. But in the composites that used micrometric silicon carbide, a decrease in density was seen, which was predictable and due to the larger grain size compared to alumina. Examination of the mechanical properties of composites, including hardness and wear, showed that Al2O3-SiC composites had a hardness above 1100 Vickers and high wear resistance.

كامپوزيت آلومينا-كاربيدسيليسيم , چگالي , سينتر , خواص مكانيكي , ريزساختار

Alumina-silicon carbide composite , density , sinter , mechanical properties , microstructure

kiarash ojaghverdi

Dr. Mahdi Maleki, Dr. Hudsa Majidian