بهینه‌سازی خواص مکانیکی و دی‌الکتریک بوسیله کنترل تراکم‌پذیری و ریزساختار در سرامیک‌های نیترید سیلیسیم تهیه شده به روش پرس داغ

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 2، دوره 17، شماره 3 - شماره پیاپی 66، آذر 1402، صفحه 13-23

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

سیدسلمان سیدافقهی^{* 1}؛ امیرحسین کوچکی فروشانی²؛ پوریا دهقانی³؛ فرهود حیدری⁴

¹دانشیار، دانشکده و پژوهشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران.

²دانشجوی دکتری، رشته مهندسی مواد - سرامیک، پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، البرز، ایران

³پژوهشگر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران.

⁴دانشجوی دکتری رشته مهندسی مواد و پژوهشگر مرکز مواد پیشرفته و نانوفناوری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

سرامیک‌‌های نیترید سیلیسیم موادی با خواص مکانیکی، دی‌الکتریک و حرارتی عالی هستند که با دارا بودن چنین ویژگی‌هایی یکی از کاندیدهای اصلی جهت کاربرد در شرایط محیطی دما بالا است. در این پژوهش اثر دمای تف‌جوشی بر کنترل ریزساختار و تراکم پذیری و بهینه‌سازی خواص مکانیکی و دی‌الکتریک سرامیک‌های نیترید سیلیسیم تهیه شده به روش پرس داغ در دماهای مختلف 1500، 1600، 1700 و 1800 درجه سانتیگراد بررسی شده است. از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس به ترتیب جهت بررسی ریزساختار و آنالیز فازهای تشکیل شده استفاده شده است. طبق الگوی پراش حاصل از پرتو ایکس و رابطه گازارا-مسیر، در نمونه‌های سینتر شده در دمای 1600 و1700 درجه سانتیگراد همه فاز آلفا به بتا تبدیل شده و در نمونه سینتر شده در دمای 1500 درجه سانتیگراد میزان تبدیل 95.45% بوده است. نتایج حاکی از آن است که افزایش دمای تف‌جوشی از1500 به 1800 درجه سانتیگراد منجر به درشت‌تر شدن دانه‌های میله‌ای شکل و دستیابی به ریزساختار دوگانه شده و قطر متوسط دانه‌ها از 0.7 میکرومتر به 1.34 میکرومتر افزایش یافته است. نمونه سینتر شده در دمای 1500درجه سانتیگراد با دارا بودن کمترین مقدار قطر متوسط ( 0.7 میکرومتر) در بین سایر نمونه‌ها، بیشترین مقدار استحکام خمشی 9.5 ± 550 مگاپاسکال را به خود اختصاص داده است. با افزایش اندازه متوسط دانه‌ها و کاهش نسبت فازی α/β در اثر افزایش دمای تف‌جوشی، میانگین ثابت دی‌الکتریک و تانژانت اتلاف نمونه‌ها به ترتیب از 4.5 به 9.2 و از 0.099 به 0.22 افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

پرس داغ؛ تف‌جوشی؛ خواص مکانیکی؛ دی الکتریک؛ نیتریدسیلیسیم

سایر فایل های مرتبط با مقاله

2 (1).pdf

مراجع