مروری بر سینتر بدون فشار نانو کامپوزیت‌های SiC-AYM

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی کامپوزیت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 دانشیار مجتمع مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 استاد مجتمع مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

کاربید سیلیسیم (SiC) به دلیل خواصی مانند دانسیته پایین، هدایت حرارتی بالا، ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی و مدول بالا به‌عنوان یک سرامیک ساختاری مهم شناخته شده است. استفاده از این ماده با ساختار نانو می‌تواند خواص آن را افزایش داده و موجب گسترش کاربردهای آن در صنایع مختلف شود. سینتر بدون فشار ساده‌ترین روش سینتر است که می‌تواند به‌راحتی در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از این روش برای سینتر نانو ذرات SiC نیازمند دمای بالای 2100 درجه سانتی‌گراد است. به‌منظور کاهش دمای سینتر می‌توان از مواد افزودنی استفاده نمود. در بین مواد افزودنی ترکیب Al2O3–Y2O3–MgO (AYM) با تشکیل ترکیب یوتکتیک به کاهش دمای سینتر منجر می‌شود که این امر علاوه بر بهبود سینترپذیری SiC امکان کنترل ریزساختار به‌منظور بهبود خواص مکانیکی را فراهم می‌کند. از این رو در این مقاله تلاش شده است تا تأثیر ترکیب Al2O3–Y2O3–MgO بر سینترپذیری و خواص نانو کامپوزیت‌های SiC-AYM مورد بررسی قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


[1] Sternitzke, Martin. Structural ceramic nanocomposites.Journal of the European Ceramic Society, 17(9):1061–1082,1997.
[2] Zhan, Guo-Dong, Kuntz, Joshua D, Wan, Julin, andMukherjee, Amiya K. Single-wall carbon nanotubes asattractive toughening agents in alumina-based nanocomposites. Nature materials, 2(1):38, 2003.
[3] Ortiz, AL, Borrero-López, O, Quadir, Md Zakaria, andGuiberteau, F. A route for the pressureless liquid-phasesintering of sic with low additive content for improved
sliding-wear resistance. Journal of the European CeramicSociety, 32(4):965–973, 2012.
[4] Ribeiro, Sebastião, Genova, Luis Antonio, Ribeiro, Gislaine C, Oliveira, MR, and Bressiani, Ana Helena A. Effect of heating rate on the shrinkage and microstructure ofliquid phase sintered sic ceramics. Ceramics International,42(15):17398–17404, 2016.
[5] Kear, BH, Colaizzi, J, Mayo, WE, and Liao, S-C. On theprocessing of nanocrystalline and nanocomposite ceramics.
Scripta Materialia, 44(8-9):2065–2068, 2001.[6] Foster, D and Thompson, DP. The use of mgo as a densification aid for α-sic. Journal of the European Ceramic Society, 19(16):2823–2831, 1999.
[7] Gu, Hui, Nagano, Takayuki, Zhan, Guo-Dong, Mitomo,Mamoru, and Wakai, Fumihiro. Dynamic evolution ofgrain-boundary films in liquid-phase-sintered ultrafine silicon carbide material. Journal of the American CeramicSociety, 86(10):1753–1760, 2003.
[8] Pillai, Sunil Kumar C, Baron, Benoit, Pomeroy, Michael J,and Hampshire, Stuart. Effect of oxide dopants on densification, microstructure and mechanical properties ofalumina-silicon carbide nanocomposite ceramics preparedby pressureless sintering. Journal of the European CeramicSociety, 24(12):3317–3326, 2004.
[9] Mitomo, Mamoru, Kim, Young-Wook, and Hirotsuru,Hideki. Fabrication of silicon carbide nanoceramics. Journal of materials research, 11(7):1601–1604, 1996.
[10] Nagano, Takayuki, Kaneko, Kenji, Zhan, Guo-Dong, andMitomo, Mamoru. Effect of atmosphere on weight loss insintered silicon carbide during heat treatment. Journal ofthe American Ceramic Society, 83(11):2781–2787, 2000.
[11] Vassen, Robert and Stöver, Detlev. Processing and properties of nanograin silicon carbide. Journal of the AmericanCeramic Society, 82(10):2585–2593, 1999.
[12] Ohyanagi, Manshi, Yamamoto, Takeshi, Kitaura,Hidetoshi, Kodera, Yasuhiro, Ishii, Takeshi, and Munir, Zuhair A. Consolidation of nanostructured sicwith disorder–order transformation. Scripta Materialia,50(1):111–114, 2004.
[13] Tamari, Nobuyuki, Tanaka, Takahiro, Tanaka, Koji, Kondoh, Isao, Kawahara, Masakazu, and Tokita, Masao. Effectof spark plasma sintering on densification and mechanicalproperties of silicon carbide. Journal of the ceramic societyof Japan, 103(1199):740–742, 1995.
[14] Lee, Young-Il, Kim, Young-Wook, Mitomo, Mamoru, andKim, Doh-Yeon. Fabrication of dense nanostructured silicon carbide ceramics through two-step sintering. Journalof the American Ceramic Society, 86(10):1803–1805, 2003.
[15] Wetzel, Karin, Rixecker, Georg, Kaiser, Gerhard, andAldinger, Fritz. Preparation of dense nanocrystalline silicon carbide ceramics by sinter forging in the presence ofa liquid phase. Advanced Engineering Materials, 7(6):520–524, 2005.
[16] Gubernat, Agnieszka, Stobierski, Ludosław, and Łabaj,Paweł. Microstructure and mechanical properties of siliconcarbide pressureless sintered with oxide additives. Journal of the European Ceramic Society, 27(2-3):781–789, 2007.