15496

15496

تهيه و بررسي ويژگي هاي فيزيكي و ريزساختاري كامپوزيت سراميكي Si3N4/TiN

كارشناسي ارشد

سراميك

ديماه 1394

ديماه 1394

دكتر فرهاد گلستاني فرد- دكتر سيد محمد ميركاظمي

مواد و متالورژي

سراميك¬هاي پايه نيتريد سيليسيمي (Si3N4) به علت خواص مكانيكي عالي و مقاومت به خوردگي و شوك حرارتي مناسب، كاربردهاي گسترده¬اي را به عنوان سراميك¬هاي مهندسي به خود اختصاص داده¬اند. اما به دليل سختي بسيار بالاي نيتريد سيليسيم ماشين¬كاري و به دست آوردن اشكال پيچيده از آنها مستلزم صرف هزينه بالا است. در سال¬هاي اخير ماشين كاري تخليه الكتريكي براي سراميك¬ها مورد استفاده قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، به منظور انجام ماشين¬كاري به روش تخليه الكتريكي، نيتريد تيتانيم با مقادير 20، 30 و 40 درصد حجمي به زمينه نيتريد سيليسيمي افزوده شد. به عنوان كمك زينتر از اكسيد آلومينيوم و اكسيد ايتريم با مقادير به ترتيب 3 و 6 درصد وزني استفاده شد. درمرحله اولتلاش شد كه بتوان با زينتر بدون فشار به بدنه¬هايي با حداكثر دانسيته رسيد. بدين منظور زينتر بدون فشار در سه دماي 1650، 1700 و 1750 درجه سانتيگراد انجام شد. بيشترين مقدار دانسيته براي نمونه حاوي 40 درصد حجمي TiN زينتر شده در دماي 1750 درجه سانتيگراد به مدت دو ساعت برابر با 97.9 درصد دانسيته تئوري به دست آمد. اين نمونه هم چنين داراي بيشترين چقرمگي شكست در بين ساير نمونه¬هاي توليد شده به روش زينتر بدون فشار برابر با MPa.m1/2 0.3±7.1 و كمترين مقدار مقاومت الكتريكي برابر با Ωm5-10×2.16 بود. ماشين¬كاري اين نمونه نيز به روش تخليه الكتريكي با موفقيت انجام شد. اما به منظور رسيدن به سطوحي با حداقل زبري پس از ماشين¬كاري، بايد بدنه¬اي با حداكثر دانسيته تهيه نمود. به همين علت در مرحله بعدي زينتر نمونه¬ها به روش پرس گرم در دماي 1700 درجه سانتيگراد در نيم ساعت انجام شد. بيشترين مقدار دانسيته براي نمونه حاوي 40 درصد حجمي TiN برابر با 99.8 درصد دانسيته تئوري به دست آمد. اين نمونه همچنين داراي خواص مكانيكي قابل توجهي نظير استحكام، چقرمگي شكست و سختي بود. استحكام خمشي و چقرمگي شكست با افزايش درصد حجمي TiN افزايش يافته و مقادير آنها براي نمونه 40% حجمي TiN به ترتيب برابر با MPa 81±904 و MPa.m1/2 0.7±7.3 به دست آمد. اما سختي با افزايش درصد حجمي كاهش يافت به طوريكه نمونه حاوي 20% حجمي TiN داراي بيشترين مقدار سختي برابر باGPa 0.2±15.2 بود. مقاومت الكتريكي نمونه 40% حجمي TiN برابر با Ωm5-10×1.9 محاسبه شد. عمليات ماشين كاري به روش تخليه الكتريكي نيز با موفقيت بر روي اين نمونه انجام شد. بررسي زبري سطحي توسط روش پروفيلومتري بر روي نمونه انجام شد. واژه‌هاي كليدي:نيتريد سيليسيم، نيتريد تيتانيم، ماشين كاري تخليه الكتريكي، هدايت الكتريكي