14436

14436

بررسي ساخت بدنه‌هاي كامپوزيت C/SiC به روش LPI

كارشناسي ارشد

سراميك

اسفند ماه 1393

اسفند ماه 1393

دكتر فرهاد گلستاني‌فرد - دكتر حسين سرپولكي

دكتر آرمان صدقي

مواد و متالورژي

چكيده كامپوزيت‌هاي (2D-C/SiC) به دليل كاربردهاي گسترده‌اي كه در توليدات صنعتي و استراتژيك مختلف نظير موتورهاي پيشرفته فضايي، صفحات ديسك ترمز، مبدل‌هاي حرارتي و غيره دارند، در چند سال اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. روش تلقيح پليمر مايع (LPI) يكي از جديدترين روش‌هاي ساخت كامپوزيت C/SiC است كه از مزاياي آن مي‌توان به سادگي، زمان نسبي كوتاه‌تر فرايند، صرفه اقتصادي و توليد فاز β-SiC در دماهايي به مراتب پايين‌تر نسبت به ساير روش‌ها اشاره نمود. در اين پژوهش، ساخت كامپوزيت ‍C/SiC به روش LPI با استفاده از پلي كربوسيلان(PCS) به عنوان ماده اصلي، پارچه كربني و حلال (تولوئن يا دي وينيل بنزن) مورد بررسي قرار گرفت. به اين صورت كه پارچه‌هاي كربني پس از آغشته‌سازي در محلول پليمري با نسبت وزني 1:2 حلال:PCS و خشك شدن در دمايC◦ 80 ، روي هم قرار گرفته و پرس شدند. سپس نمونه‌هاي پرس شده همراه با قالب در خشك‌كن با دماي C◦ 250 و فشار MPa35/0 قرار گرفت. نمونه‌ها پس از خشك‌شدن تحت بار، طي برنامه‌هاي مختلف حرارتي تا دماهايC◦ 1200 ، C◦ 1400 و oC1600 و در اتمسفرهاي اكسيدي( در بستر كك)،آرگون، و نتيتروژن-آرگون پيروليز شدند. در انتها نمونه هاي پيروليز شده، 4 مرتبه در چرخه تلقيح/ پيروليز با محلول حلال/PCS قرار گرفتند كه طي اين فرايند، تاثير اتمسفر، دما و زمان پيروليز بر ويژگي‌هاي كامپوزيت، مورد بررسي قرار گرفت. ماده پليمري (PCS) توسط آناليزهاي XRD, GPC, FTIR, DSC,TGA و SEM شناسايي شده و نمونه‌هاي كامپوزيتي از نظر فازي، ريزساختاري، دانسيته، درصد تخلخل و استحكام مورد بررسي قرار گرفتند. مشخص شد استفاده از اتمسفر اكسيدي با بستر كك به دليل نفوذ كنترل نشده اكسيژن و تشكيل فاز كريستوباليت كه فاز مخرب در اين كامپوزيت‌ها است روش مطلوبي نيست و بر خلاف آن استفاده از محيط خنثي كه منجر به تشكيل β-SiC با شدت بيشتري مي‌گردد، بسيار مناسب است. به علاوه دانسيته نمونه‌ها با افزايش تعداد عمليات تلقيح-پيروليز، از g/cm3 791/0 به g/cm3 282/1 افزايش يافت و درصد تخلخل طي پيروليز در اتمسفر آرگون 20% كاهش و در اتمسفر نيتروژن-آرگون در سيكل دوم 19% كاهش و در سيكل سوم 26% افزايش داشت. واژه‌هاي كليدي: كامپوزيت C/SiC، روش تلقيح پليمر مايع (LPI)، پلي كربوسيلان، بررسي فازي و ريزساختاري، دانسيته و تخلخل.