بررسی تاثیر نانوذرات β-SiC بر مدول یانگ و سختی کامپوزیت های زمینه α-SiC

سرامیک های کاربید سیلیسیوم دارای خواص بسیار عالی مانند نقطه ذوب بالا، استحکام بالا، هدایت حرارتی بالا، سختی بالا، مقاومت شیمیایی خوب، هدایت الکتریکی خوب و مقاومت در برابر سایش قابل توجه هستند. با این وجود، سرامیک های کاربید سیلیسیوم معمولا قابلیت سینتر پذیری ضعیفی دارند که با شیوه های مختلف از جمله انتخاب افزودنی مناسب این مشکل رفع می گردد. در این مطالعه برای نخستین بار تاثیر افزودن نانو ذرات β-SiC به عنوان افزودنی بر مدول یانگ و سختی نمونه های سینتر شده کامپوزیت با ماتریس α-SiC مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از نانو ذرات β-SiC به دلیل استحاله β-SiC (۳C) به α-SiC (۶H/۴H) در دما های بالای ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد، منجر به افزایش طول دانه های α-SiC ثانویه گردید که با ایجاد تنش های فشاری به طور قابل توجهی مدول یانگ و سختی را بهبود بخشید. بر اساس نتایج، بالاترین مدول یانگ به میزان ۱۸/۵۳۱ گیگا پاسکال و بالاترین سختی به میزان ۰۳/۲۸ گیگا پاسکال در نمونه حاوی ۵ درصد وزنی نانو β-SiC به دست آمد. از دیگر مکانیسم های موثر در بهبود مدول یانگ و سختی سرامیک α-SiC، کاهش اندازه دانه و تخلخل است. برای نمایش اندازه دانه ها و میزان تخلخل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی استفاده گردید.