Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian
مهدی احمدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
ZAHRA NABI
زهرا نبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation of the effects of Ni addition on the sinterability and properties of TiB2-SiC and TiB2-SiC-C composites
Described Use of aerospace, heat protection system, cutting tools, production of supersonic aircraft and space shuttles using high temperature ceramic composites that are needed by researchers. TiB2-based ceramic composites are suitable for special conditions due to their good mechanical and thermal properties, as well as their density compared to other extremely high ceramics. Addition of SiC to TiB2, in addition to improving the sintering process, improves strength, strength failure and oxidation resistance. The use of TiB2-SiC composite is another material suitable for high temperature applications. However, the use of this composite is limited due to the problems of sintering production process, toughness failure and poor heat shock resistance. The purpose of this study is to fabricate TiB2-SiC-Ni and TiB2-SiC-Ni-Cf composites using method and to investigate the effect of film and the amount of straw on cinema processing and composite properties. In addition, in order to improve the mechanical properties of the composite for breaking specific toughness, carbon fiber (Cf) with a value of ? vol10 is also used in this system as another case. After mixing TiB2-SiC composite components using milling, sinter processing is performed by plasma arc sintering () method at 1700 and 1900 ° C, 10 minutes time and 30 MPa pressure. Examination of sintering conditions on the properties of TiB2-20 ? vol SiC composite showed that the sintered sample at 1900 ° C has the highest density (99.65 65 65) and the best mechanical strength including 24.8 GPa hardness, MPa376 flexural strength and breaking MPa.m1 / 27 / 4 compared to the sinter sample at 1700 ° C. After mixing the composite components (with values ??of 1.5 t wt and ? wt2 nickel), the cinnamon process is performed by plasma arc sintering () under temperature conditions of 1500-1800 ° C, time of 15 minutes and pressure of 30 MPa. Examination of sinter conditions on the properties of TiB2-20 ? vol SiC-2 ? wt Ni composite showed that the sample was filmed at 1800 ° C, time 15 minutes and MPa30 pressure with higher density (99 2 2.2) and suitable equipment for Hardware GPa3 / 24, flexural strength MPa530 and fracture toughness MPa.m1 / 23/7. TiB2-SiC composite has no additional sintering ability and undesirable mechanical properties, but adding straw to the composite will also help to improve the mechanical properties if it improves the compaction process. Carbon fibers were added to TiB2-SiC and TiB2-SiC-Ni composites in the amount of ? vol10 and the sintering was performed by method. In TiB2-SiC composite with carbon fiber additive at 1900 ° C, 10 min time and 30 MPa pressure increase in density (100/54), flexural strength (413 MPa) and toughness fracture (6/29/ MPa) are obtained in Hardness (GPa8 / 22) decreased compared to the sample without carbon fiber. In TiB2-20 ? vol SiC- (1.5-2) ? wt Ni composites containing carbon fibers, sinter processing was performed at temperatures of 1500-1800 ° C, time of 10 minutes and pressure of 30 MPa. Addition of carbon fibers in this composite reduces the hard deficiency of the composite in such a way that by adding 10 ? vol ا of fibers in the TiB2-20 ? vol SiC-2 ? wt Ni hard sample from GPa3 / 24 to GPa24. The optimal amount of carbon fiber to the composite improved the flexural strength (MPa575) and fracture toughness (7.29 / MPa.m1). Keywords: Composite, High temperature ceramic, Titanium diboride, Silicon, Carbon fiber.
امروزه برای کاربردهای هوافضا، سیستم‌های حفاظت حرارتی، ابزار برش، تولید هواپیماهای مافوق صوت و شاتل‌های فضایی استفاده از کامپوزیت‌های سرامیکی فوق دما بالا مورد توجه محققان قرار گرفته است. کامپوزیت‌های سرامیکی با زمینه TiB 2 به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی و حرارتی مناسب و هم‌چنین چگالی کمتر نسبت به سایر سرامیک‌های فوق دما بالا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. افزودن SiC به TiB 2 علاوه بر بهبود فرآیند سینتر باعث بهبود استحکام، چقرمگی شکست و مقاومت به اکسیداسیون آن می‌شود. بنابراین کامپوزیت TiB 2 -SiC می‌تواند یکی از مواد مناسب برای کاربردهای فوق دما بالا باشد. اما کاربرد این کامپوزیت به دلیل مشکلات فرآیند سینتر، چقرمگی شکست و مقاومت به شوک حرارتی ضعیف محدود شده است. هدف از انجام این پژوهش ساخت کامپوزیت‌های TiB 2 -SiC-Ni و TiB 2 -SiC-Ni-C f با استفاده از روش و بررسی تاثیر دمای سینتر و مقدار Ni بر فرآیند سینتر و خواص کامپوزیت است. علاوه بر این جهت بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت به ویژه چقرمگی شکست، از الیاف کربنی (C f ) با مقدار %vol10 نیز در این سیستم به عنوان تقویت کننده استفاده شده است. پس از مخلوط کردن اجزاء کامپوزیت TiB 2 -SiC با استفاده از آسیاکاری، فرآیند سینتر با روش سینتر قوس پلاسما () تحت شرایط دمایی 1700 و°C1900، زمان 10 دقیقه و فشار MPa30 انجام شد. بررسی تاثیر شرایط سینتر بر خواص کامپوزیت TiB 2 -20%vol SiC نشان داد که نمونه سینتر شده در دمای °C1900 دارای بیشترین چگالی (65/%99) و خواص مکانیکی مطلوب شامل سختی GPa8/24، استحکام خمشی MPa376 و چقرمگی شکستMPa.m 1/2 7/4 نسبت به نمونه سینتر شد در دمای °C1700است. پس از مخلوط کردن اجزاء کامپوزیت (با مقادیر %wt5/1 و %wt2 نیکل) با استفاده از آسیاکاری فرآیند سینتر با روش سینتر قوس پلاسما () تحت شرایط دمایی °C1500-1800، زمان 15 دقیقه و فشار MPa30 انجام شد. بررسی تاثیر شرایط سینتر بر خواص کامپوزیت TiB 2 -20%vol SiC-2%wt Ni نشان داد که نمونه سینتر شده در دمای °C1800، زمان 15 دقیقه و فشار MPa30 دارای بیشترین چگالی (2/%99) و خواص مکانیکی مناسب شامل سختی GPa3/24، استحکام خمشی MPa530 و چقرمگی شکست MPa.m 1/2 3/7 است. کامپوزیت TiB 2 -SiC بدون افزودنی دارای قابلیت کم سینترپذیری و خواص مکانیکی نامطلوب است، اما افزودن Ni به کامپوزیت علاوه بر بهبود فرآیند متراکم شدن آن به بهبود خواص مکانیکی نیز کمک کرد. الیاف کربنی با مقدار %vol10 به کامپوزیت‌های TiB 2 -SiC و TiB 2 -SiC-Ni اضافه شد و فرآیند سینتر به روش انجام شد. در کامپوزیت TiB 2 -SiC با افزودنی الیاف کربنی در دمای °C1900، زمان 10 دقیقه و فشار MPa30 افزایش چگالی (54/100)، استحکام خمشی (MPa413) و چقرمگی شکست (MPa.m 1/2 9/6) حاصل شده در حالی که سختی (GPa8/22) نسبت به نمونه فاقد الیاف کربنی کاهش یافته است. در کامپوزیت‌های TiB 2 -20%vol SiC-(1.5-2)%wt Ni شامل الیاف کربنی فرآیند سینتر در دماهای °C1500-1800، زمان 10 دقیقه و فشار MPa30 انجام شد. افزودن الیاف کربنی در این کامپوزیت‌ها منجر به کاهش جزئی سختی کامپوزیت شد به گونه‌ای که با افزودن %vol10 الیاف در نمونه TiB 2 -20%vol SiC-2%wt Ni سختی از GPa3/24 به GPa24 کاهش یافت. افزودن مقدار بهینه از الیاف کربنی به کامپوزیت باعث بهبود استحکام خمشی (MPa575) و چقرمگی شکست (MPa.m 1/2 9/7) شد. کلمات کلیدی : کامپوزیت، سرامیک فوق دمای بالا، تیتانیوم دی بوراید، سیلیسیم، الیاف کربن.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی