خواص مکانیکی کاربید سیلیکون-در کامپوزیت‌های زیرکونیوم-کربونیترید درجا

خواص مکانیکی کاربید سیلیکون در کامپوزیت‌های زیرکونیوم کربونیترید درجا

Mechanical properties of silicon carbide—in situ zirconium carbonitride composites

چکیده

کامپوزیت‌های SiC-Zr₂CN با روش متداول پرس داغ از پودرهای β-SiC و ZrN با ۲ درصد حجمی اکی‌مولار Y₂O₃-Sc₂O₃ به عنوان یک افزودنی زینترینگ تولید شدند. اثرات افزودن ZrN روی خواص مکانیکی در دمای اتاق و استحکام خمشی در دمای بالا در کامپوزیت‌های SiC-Zr₂CN مورد بررسی قرار گرفت.

چقرمگی شکست به آهستگی از مقدار ۴/۲±۰/۳ MPa.m^0/5 برای SiC یکپارچه تا مقدار ۶/۳±۰/۲ MPa.m^0/5 برای یک کامپوزیت SiC با ۲۰ درصد حجمی ZrN افزایش یافت، در حالی که استحکام خمشی در دمای اتاق (۵۴۶±۳۲ MPa برای SiC یکپارچه) به میزان بیشینه خود یعنی ۶۴۴±۸۷ MPa برای کامپوزیت SiC با ۱۰ درصد حجمی ZrN رسید. SiC یکپارچه سبب بهبود استحکام در ۱۲۰۰°C گردید، در حالی که کامپوزیت‌های SiC-Zr₂CN نتوانستند استحکام‌ خود در دمای اتاق را در دمای ۱۲۰۰°C حفظ نمایند. مقادیر معمول استحکام خمشی مربوط به کامپوزیت‌های SiC با ۰، ۱۰ و ۲۰ درصد حجمی ZrN در ۱۲۰۰°C به ترتیب برابر با ۵۳± ۶۵۰، ۳۱± ۴۴۸ و ۳۸۶±۱۹ MPa بود، در حالی که مقادیر استحکام آن‌ها در دمای اتاق برابر با ۳۲± ۵۴۶، ۸۷± ۶۴۴ و ۵۲۸±۱۱۷ MPa بود.

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

ABSTRACT

SiC-Zr₂CN composites were fabricated by conventional hot pressing from β‐SiC and ZrN powders with 2 vol% equimolar SiC-Zr₂CN as a sintering additive. The effects of the ZrN addition on the room‐temperature (RT) mechanical properties and hightemperature flexural strength of the SiC–Zr2CN composites were investigated.

The fracture toughness gradually increased from 4.2 ± ۰٫۳ MPa·m^0/5 for monolithic SiC to 6.3 ± ۰٫۲ MPa·m^0/5 for a SiC–۲۰ vol% ZrN composite, whereas the RT flexural strength (546 ± ۳۲ MPa for the monolithic SiC) reached its maximum of 644 ± ۸۷ MPa for the SiC–۱۰ vol% ZrN composite. The monolithic SiC had improved strength at 1200°C, whereas the SiC-Zr₂CN composites could not retain their RT strengths at 1200°C. The typical flexural strength values of the SiC–۰, ۱۰, and 20 vol% ZrN composites at 1200°C were 650 ± ۵۳, ۴۴۸ ± ۳۱, and 386 ± ۱۹ MPa, whereas their RT strength values were 546 ± ۳۲, ۶۴۴ ± ۸۷, and 528 ± ۱۱۷ MPa, respectively.