بهینه‌سازی دما و زمان فرآیند سیلیکون خورانی پیش‌سازه‌های متخلخل TiC به منظور ساخت سرامیک نانولایه Ti3SiC2 و بررسی خواص مکانیکی آن

نانومواد

مقاله 1، دوره 8، شماره 27، آذر 1395، صفحه 141-151   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حمزه فراتی‌راد^{* 1}؛ حمید رضا بهاروندی¹؛ محمد قنادی مراغه²

¹دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع مواد و فرآیندهای ساخت، تهران، ایران

²پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، صندوق پستی 3486-11365، تهران، ایران

چکیده

کاربیدهای سه‌تایی نانولایه Ti₃SiC₂، گروهی از سرامیک‌های سه‌تایی هستند که به علت ترکیبی از ویژگی‌های فلزی و سرامیکی در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این تحقیق، کاربیدهای سه‌تایی نانولایه Ti₃SiC₂ با روش سیلیکون خورانی پیش‌سازه‌های TiC ساخته شده با روش ریخته‌گری ژلی سنتز شدند و اثر دما و زمان فرآیند مذاب خورانی روی تشکیل Ti₃SiC₂ مورد بحث قرار گرفت. تشکیل فاز و ریزساختار به وسیله XRD و SEM مجهز به آنالیز عنصری EDS مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهترین دما و زمان به منظور تولید مکس فاز Ti₃SiC₂ با خلوص بالا، به ترتیب °C 1500 و 90 دقیقه است. با افزایش دمای مذاب خورانی به بالاتر از °C 1500 مکس فاز به TiC و Si تجزیه می‌شود. همچنین مشخص شد که ترکیب نمونه‌ها به شدت به زمان مذاب خورانی وابسته است و با افزایش زمان مذاب خورانی مکس فاز به TiC تجزیه می‌شود. نتایج ریز سختی‌سنجی نشان داد که سختی نمونه‌ها با افزایش مقدار TiC افزایش می‌یابد. مقدار سختی ویکرز برای کامپوزیت Ti₃SiC₂–85wt.%TiC به مقدار بیشینه GPa 3/21 می‌رسد. چقرمگی شکست کامپوزیت Ti₃SiC₂-12wt.%TiC نیز برابر با MPa.m^1/2 63/5 اندازه‌گیری شد.

کلیدواژه‌ها

کاربید تیتانیم؛ مکس فاز Ti3SiC2؛ ریخته‌گری ژلی؛ مذاب خورانی

مراجع