بررسی تراکم، فشرده سازی و خواص مکانیکی کامپوزیت های سرامیکی برپایه نیترید سیلیسیم

در پژوهش حاضر، تراکم، فشرده‌سازی و خواص مکانیکی کامپوزیت Si3N4-SiO2 با نسبت‌های مختلف 0، 3، 5 و 7 درصد وزنی Eu2O3 و 10 درصد وزنی SiO2 به‌منزله افزودنی مطالعه و بررسی شدند. تولید سرامیک‌های کامپوزیتی در این پژوهش، ابتدا با آماده‌سازی پودر با استفاده از مخلوط‌سازی و آسیاکاری به‌مدت 12 ساعت، سپس شکل‌دهی با روش پرسکاری سرد و روش پرس ایزواستاتیک سرد و درنهایت تف‌جوشی به‌وسیله فرایند تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای انجام شد. نمونه‌ها در دمای 1750 درجه سلسیوس، به‌مدت 15 دقیقه با سرعت حرارت‌دهی C/min 100 و اعمال فشارMPa 40 در دمای بیشینه تحت اتمسفر خلا تف‌جوشی شدند. بعد از فرایند آسیاکاری، اندازه ذرات مخلوط پودر اولیه در حدود 19 درصد کوچک‌تر شده است. نتایج نشان می‌دهند، بعد از فرایند پرس ایزواستاتیک سرد، چگالی نسبی نمونه‌ها 67/14 درصد افزایش یافته است. مقدار بالای فاز بتای نیترید سیلیسیم در نمونه7 درصد‌Eu2O3 نشان‌دهنده کافی‌بودن میزان فاز مایع در حین فرایند تف‌جوشی و پیشرفت سازوکار انحلال، نفوذ و رسوب و درنهایت افزایش سرعت استحاله فازی آلفا به بتاست. بیشترین مقدار سختی GPa61/21 در نمونه 5 درصد Eu2O3 مشاهده شد که چگالش بالا، پیشرفت سازوکار انحلال، نفوذ و رسوب ترکیبات نیتریدی در تف‌جوشی را نشان می‌دهد. نمونه 7 درصد Eu2O3، به‌دلیل وجود فاز شیشه‌ای با مقادیر بالا، مقدار چقرمگی شکست MPa.m1/2 1/6 را در مقایسه با سایر نمونه‌ها از خود نشان داد.