رفتار زینترینگ کامپوزیت های با زمینه سیلیکون کاربید تقویت شده با گرافن چند لایه

Sintering behaviour of silicon carbide matrix composites reinforced with multilayer graphene

چکیده

دامنه این مقاله شامل تهیه و توصیف کامپوزیت های با زمینه کاربید سیلیسیم چگال تقویت شده با گرافن چندلایه (MLG) است. استفاده از گرافن به عنوان فاز تقویتی ، خواص مکانیکی کامپوزیت های با زمینه SiC ‌را بهبود و به طور همزمان به عنوان فعال سازهای زینترینگ عمل می نماید . در پژوهش حاضر خواص مکانیکی و تغییرات ریزساختاری نمونه زینتر شده با مقادیر مختلف از گرافن ( ۰/۵ ، ۱ ، ۲ ،۳ و ۴ درصد وزنی) و بور ( ۰/۳ ، ۱ و ۲wt% ) ارزیابی شدند. کامپوزیت ها در دو دمای مختلف (℃ ۱۸۰۰و ℃ ۱۹۰۰) با استفاده از روش زینترینگ قوس پلاسما (SPS ) استحکام بخشی شدند.

نمونه های مرجع نیز با افزودن گرافیت به عنوان منبع کربن ( ۱ تا ۳ wt%) به همان روش ها زینتر شدند. مقادیر گرافیت ذکر شده در بالا مقادیر بهینه لازم برای ایجاد دانسیته بالا در نمونه ها هستند. اثر MLG‌ روی چگالی، خواص مکانیکی و ساختار فازی نمونه های زینتر شده بررسی شد. نرخ بالای چگالش برای کامپوزیت های با ۰/۳ wt% از B و ۱ wt% از MLG زینتر شده در ℃۱۹۰۰ مشاهده گردید. علاوه بر آن، این کامپوزیت ها میانگین میکروسختی ( HV0.5 2663 ) و ساختار تک فازی بیشتری را نشان دادند.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The scope of this paper includes preparation and characterisation of dense silicon carbide matrix composites reinforced with multilayer graphene (MLG). Application of graphene as a reinforcement phase should simultaneously improve mechanical properties of SiC matrix composites and act as one of the sintering activators. In the present work the mechanical properties and the microstructure changes of samples sintered with different additions of graphene (0.5, 1, 2, 3, 4 wt%) and boron (0.3, 1 and 2 wt%) were examined. The composites were consolidated at two different temperatures (1800 °C and 1900 °C) using the Spark Plasma Sintering method (SPS). Reference samples with the addition of graphite as a source of carbon (1 and 3 wt%) were also sintered in the same conditions.

The abovementioned amounts of graphite are an optimal content which is essential to obtain high density of samples [1–۹]. The influence of MLG on density, mechanical properties and phase structure of the sintered samples were investigated. A high rate of densification for the composites with 0.3 wt% of B and 1 wt% of MLG sintered at 1900 °C was observed. Moreover, these composites showed the highest average of microhardness (2663 HV0.5) and single-phase structure.