عنوان

سنتز درجا و ارزیابی خواص کامپوزیت های ZrB2–ZrC–C

شماره

پ۲۵۹۰۵

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

سنتز درجا و ارزیابی خواص کامپوزیت های ZrB2–ZrC–C

نام نخستين پديدآور

معصومه همت پور

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۸۷ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مکانیک مهندسی مواد سرامیک

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۰۶/۱۳

متن يادداشت

دی‌بورید زیرکونیوم (ZrB2) از گروه سرامیک‌های فوق دما بالا (UHTCs) به علت خواصی نظیر نقطه ذوب بسیار بالا (˚C 3000<)، چگالی کم (g/cm3 1/6)، سختی بالا و ... دارای کاربردهای گسترده‌ای در محیط‌های دما بالا هستند. هدف از انجام این پژوهش سنتز و تف¬جوشی کامپوزیت‌های ZrB2–ZrC–C با استفاده از مواد اولیه زیرکونیا، اسید‌بوریک و گرافیت است. این پژوهش در دو مرحله انجام شده است.مرحله اول؛ سنتز درجا پودرهای ZrB2–ZrC–C، با استفاده از روش احیا کربوترمال است. در این مرحله، ترکیب‌های مولی مختلف از اجزای تشکیل دهنده مخلوط پودری، تحت اتمسفر خلأ در دمای ˚C1650 با سرعت گرمایش ˚C/min 10 و زمان نگهداری 5/1 ساعت، سنتز شدند. سپس، ترکیب‌های حاصل با الگوهای پراش پرتو ایکس، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی مادون قرمز مورد بررسی‌ قرار گرفتند. با بررسی الگوهای پراش پرتو ایکس، ترکیب Z5B12C (5 مول اکسید بور و 12 مول گرافیت) و ترکیب Z15B24C (15 مول اکسید بور و 24 مول گرافیت)، به عنوان ترکیب‌های بهینه انتخاب شدند. مرحله دوم؛ تف¬جوشی ترکیب‌های بهینه Z5B12C و Z15B24C و ساخت کامپوزیت‌های ZrB2–ZrC–C به روش پرس گرم است. در این مرحله، پرس گرم در دمای ˚C1850، سرعت گرمایش ˚C/min10، فشارMPa 40 و زمان نگهداری 1 ساعت تحت اتمسفر خلأ انجام شد. برای بررسی آنالیز فازی و ریزساختاری کامپوزیت‌های پرس گرم شده (HP–Z5B12C و HP–Z15B24C)، به ترتیب، از الگوهای پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نهایتاً، خواص مکانیکی کامپوزیت¬های پرس گرم شده از جمله؛ چگالی، سختی، استحکام خمشی و چقرمگی شکست اندازه‌گیری و گزارش شد. در این میان، بیش¬ترین سختی (GPa 7/10) و استحکام خمشی (MPa 53/361) برای کامپوزیت HP–Z5B12C و بیش¬ترین چگالی نسبی (89 درصد) و چقرمگی شکست (MPa.m1/2 7/6) برای کامپوزیت HP–Z15B24C محاسبه شد

متن يادداشت

Zirconium diboride (ZrB2) belongs to the group of ultra-high temperature ceramics (UHTCs) due to properties such as high melting point (>3000 ˚C), low density (6.1 g/cm3), high hardness etc., has a wide range of applications in ultra-high temperature environments. This study aims to synthesize and sinter the ZrB2–ZrC–C composite using zirconia, boric acid and graphite raw materials. Accordingly, this project was conducted in two steps.The first step is; In-situ synthesis of ZrB2–ZrC–C compounds by carbothermal reduction method. This stage, synthesized different compounds under a vacuum atmosphere at a temperature of 1650 ˚C with a heating rate of 10 ˚C/min and a soaking time of 1.5 hours. Then, the obtained compounds were examined with X-ray diffraction patterns, SEM images and infrared spectroscopy. Due to studying X-ray diffraction patterns, selected two optimal combinations (Z5B12C and Z15B24C. The second step is; sintering optimal compounds (Z5B12C and Z15B24C) and production of¬¬ ¬ ZrB2–ZrC–C composites by hot pressing method. At this stage, hot pressing was performed under a vacuum atmosphere at a temperature of 1850 ˚C, a heating rate of 10 ˚C/min, a pressure of 40 MPa and a storage time of 1 hour. X-ray diffraction patterns and SEM images were used to study the phases and microstructural analysis of hot-pressed composites (HP–Z5B12C and HP–Z15B24C), respectively. Finally, the relative density and the mechanical properties of hot press composites, including; hardness, flexural strength and, fracture toughness, were measured and reported. Among them, the highest hardness (10.7 GPa) and flexural strength (361.53 MPa) for HP–Z5B12C composite, and the highest relative density (89%) and fracture toughness and (7.6 MPa.m1/2) was calculated for HP–Z15B24C composite.

عنوان گونه گون

Insitu synthesis and characterization of ZrB2–ZrC–C composites

عنصر شناسه اي

‏همت پور،

ساير عناصر نام

‏معصومه

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏قاسمی کاکرودی،

عنصر شناسه اي

‏ خامنه اصل،

ساير عناصر نام

‏‏مهدی

ساير عناصر نام

شهاب

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

عنصر شناسه اي

‏ تبریز