Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Ahmad Monshi,Mohammad Hassan Abbasi
فتح اله کریم زاده (استاد مشاور) احمد منشی (استاد راهنما) محمدحسن عباسی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bibi malmal Moshtaghioun
بی بی ململ مشتاقیون

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1386

TITLE

Preparation and characterization of B4C-SiC nanocomposite by microwave and SPS and creep behavior study
This study aimed at preparation of B 4 C-SiC nano composites and also characterization and comparing with pure one. In first step, sinterability of boron carbide and mechanical properties of it were studied and also the influence of adding silicon carbide nanoparticles that were synthesized in this study as well as graphite to B 4 C matrix was investigated. In this regard spark plasma sintering () was used. The results showed fullu dense boron carbide sintered at 1700 ?C for 3 min as optimal conditions. However, with the highest hardness resulting from lower values of the average grain size, fracture toughness did not improve considerabley. The fracture toughness is greatly improved in composites compare to the pure boron carbide specimens and the improvement is more notable in composite without graphite. Improvement in the fracture toughness of composites can be attributed to activating of toughening mechanisms from the influence of SiC nanoparticles distributed in B 4 C matrix on the crack path. The addition of SiC particles as a second phase to B 4 C matrix also has strong influence in fracture surface. For fully dense pure boron carbide almost all of the grains fractured transgranularly. However, in nanocomposites that sintered at same condition the B 4 C matrix fractured transgranularly whereas intergranular fracture occurred at the interfaces between SiC grains and B 4 C grains. Silicon carbide nanoparticles, as a reinforcement, synthesized by carbothermic reduction of silica in furnace and later in microwave. Results showed SiC nanoparticles were produced in furnace at 1450 ?C for 60min and in microwave at 1200 ?C for 5 min. Finally for the first time high temperature deformation of boron carbide and B 4 C-SiC nanocomposite were presented. Plastic deformation is admitted to be produced by dislocation activity and grain boundary sliding. The presence of solute atoms seems to play a crucial role on the main creep characteristics in this material. On the other hand, the presence of an increasing cavitation is consistent with limited grain boundary sliding. Keywords : SiC, B 4 C, Microwave processing, Spark plasma sintering, Mechanical properties. * Professor, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. ** Associate Professor, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
در این پژوهش سنتز و زینتر نانوکامپوزیتهای کاربیدی، مشخصه یابی و بهبود خواص آن به عنوان هدف اصلی قرار گرفت. در گام اول زینتر کاربیدبور، خواص مکانیکی آن و تأثیر افزودن نانوذرات کاربیدسیلیسیم سنتز شده در همین پژوهش و همچنین گرافیت در بهبود خواص کاربیدبور مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا از زینتر به کمک اسپارک پلاسما () استفاده شد. نتایج حاصل از شرایط مختلف زینتر نشان داد که کاربیدبور خالص به کمک در دمای ?C1700 بمدت 3 دقیقه تا دانسیته کامل قابل زینتر است. با وجود افزایش سختی نمونه های حاصله تا GPa 4/36 ناشی از کاهش اندازه دانه کاربیدبور، تافنس شکست تغییر چندانی نداشت (MPa.m 1/2 65/3). به کارگیری نانوذرات کاربیدسیلیسیم و تولید نانوکامپوزیت کاربیدبور-کاربیدسیلیسیم منجر به بهبود 64/1 برابر (MPa.m 1/2 96/5) در تافنس شکست این سرامیک کاربیدی گردید. همچنین مکانیزم شکست از حالت شکست درون دانه ای در نمونه خالص به ترکیبی از شکست درون دانه ای و بین دانه ای تغییر می نماید. بنابراین در اثر حضور نانوذرات کاربیدسیلیسیم در زمینه کاربیدبور در اثر انحراف ترک و خارج شدگی ذرات تقویت کننده مسیر اشاعه ترک افزایش یافته و تأییدی بر بهبود تافنس شکست در این نانوکامپوزیتها می باشد. به منظور سنتز نانوذرات کاربیدسیلیسیم به عنوان تقویت کننده مورد استفاده در این کامپوزیت، روش احیای کربوترمی با منابع حرارتی مختلف نظیر کوره با اتمسفر خنثی و مایکروویو مورد بررسی گرفت. همچنین شرایط بهینه از جهت انتخاب میزان زمان آسیاب کاری قبل از سنتز مشخص شد. نتایج نشان داد که با به کارگیری 40 ساعت آسیاب کاری می توان نانوذرات کاربیدسیلیسیم را در کوره در دمای ?C1450 بمدت 60 دقیقه و در مایکروویو در دمای ?C1200 بمدت 5 دقیقه تولید نمود. در نهایت برای اولین بار رفتار تغییر فرم دما بالا و مکانیزمهای حاکم بر تغییرفرم کاربیدبور و نانوکامپوزیتهای کاربیدبور-کاربیدسیلیسیم ارائه شد. آنالیز نتایج حاصل از آزمون خزش بهمراه مطالعات میکروسکوپی نشان داد که مکانیزم تغییرفرم از طریق فعالسازی نابجاییها و بازیابی آنها و همچنین بطور همزمان با لغزش مرزدانه ها در کرنشهای کم می باشد. با افزایش تغییرفرم سهم لغزش مرزدانه کاهش یافته و در نتیجه حفره های بین دانه ای در ریزساختار نمایان می گردد. حضور اتمهای حل شونده نقش مؤثری روی مشخصه خزشی و ساختار نابجاییها در این ماده دارد. کلمات کلیدی: کاربید سیلیسیم، کاربید بور، سنتز مایکروویو، زینتر به کمک اسپارک پلاسما و خواص مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی