تاثير افسيدن آلً ميىيًًم بر ريس ساختار ي ب بًًد خًًاص مکاويکي ديرگذازََای آوذالًًزيت – کربه – سيليکًًن کاربيذ

ػیذ فشّاد س ٌوایی1، اهیش عثاع َس تخؾ*2، فشاهشص کاظوی3، هدیذ خعفشی4
دا ـدََی کاسؿٌاػی اسؿذ ه ٌذػی هََاد، دا ـگاُ آصاداػلاهی، ٍاحذ ًدف آتاد، اكفْْاى، ایشاى
اػسادیاس، دا ـگاُ آصاد اػلاهی، ٍاحذ ؿْْشضا، اكفْْاى، ایشاى
کاسؿٌٌاع هْ ٌذػی ػشاهیک، دا ـگاُ علن ٍ كٌٌعر، زْْشاى، ایشاى
اػسادیاس ،دا ـگاُ آصاد اػلاهی، ٍاحذ ًدف آتاد، اكفْْاى، ایشاى
*Nourbakhsh@Iaush.ac.ir
)زاسیخ دسیافر: 06/06/90 ، زاسیخ خزیشؽ: 24/10/90(

چکيذٌ
کاستشد عوذٍُ دیشگذاصّّای خای آً ذِالََصیر دس كنٌٌعر دیشگنذِاص تن دلین ونََاف ینظُ آً نذالََصیر ًرینش خاینذاسی حشاسزنی کشیؼنسا ّنایِآً ذالََصیر عذِم زغییش صیاٍد دِاً ؼیس خغ اص خخرِ عِذم ًیاص ت فشآیٌٌذ کِلٍؼیٌ اػیََى هیتاؿذ. دسایي زحقیقٍ هقادیش هخسلف خََدس آلَ هیٌ ینََم تنوشاُ هقذاس تْ یٌ گشافیر ػیلیکََى کاستایذ ت صهیٌ آً ذالََصیر اضاف سیض ػاوساس، وََاف فیضیکی هکاًًیکی دیشگذاصّّای آً ذالََصیر کشتي – ػیلیکَى کاستایذ تا اػسفادُ اص ه حٌٌیّای اػسحکام، داً ؼیس زخلخ الگَ ّای خشاؽ خشزَ ایکغ ،زلاٍٍیش SEM آًًِالیض حشاسزنیDSC دس هََسد دهای زـکیٍ آلَ هیٌ یََم کاستایذ تشسػی ؿذ. ًسایح ًـِاىٍ داد دس ؿٍشایظ خخر دٍس هحیظ ککٍ، اص دهای 635 دسٍخ ػناًًسی گنشادآلَ هیٌ یََم کاستایذ زـکی دس حضََس آً ذالََصیر، آلَ هیٌ یََم کاستایذ هیزَ اًًذ تا آً ذالََصیر اکٌٌؾ دادُ اص دهای 1450 دسخ ػاًًسیگنشاد
تالازش ػیلیکََى کاستایذ زـکی ؿََد .ّنچٌٌٍیي تا هََلایر صایی آً ذالََصیر اص دهای 1400 دسخ ػاًًسیگشاد زـکی فاص آهنََس 2SiO دس حضَس کشتي آلَ هیٌ یََم ،ػیلِیکََى کاستایذ آلَ هیٌا زـکی ؿذ. تا افضایؾ هیضاى آلَ هی یََم ٍزـنِکی آل هی ینََم کاستاینذ ، ػنیلیکََى کاستاینذآلَ هیٌٌا دس دهای 1450 دسخ ػاًًسیگشاد، وََاف فیضیکی هکاًًیکی وًَوًَِّا اسزقا یافر.

ياشٌ َای کليذی:
آً ذالََصیر، آلَ هیٌ یََم، ػیلیکََى کاستایذ ،آلَ هیٌ یََم کاستایذ، سیضػاوساس

مقذمٍ
دٍس ػ ا ای اوی ش دیشگ ذاصّای آ ذالََصٍیر ک شتي ت دلی ٍیظگیّای هٌٌحلش تفنشد آى ّنا ها ٌنًذ هقاٍهنر عنالی دِس تشاتنش
ؿ َپ خ زیشی ٍ و َسدگی ک استشد ٍػ یعی دس ك ٌای ف َلاد ػاصی خیذا کشدُ اػر [1]. آ نذالََصیر دس دهنای 1400 دسخندسخنِػاًسیگشاد ؿشٍع ت زثذی ؿنذى تن هَلاینر ون دُ ، زنا دهنای1600 دسخ ػاًسیگِشاد تتِ زشکیثی کِ حاٍی 80 دسكذ هََلایر ٍ 20 دسكذ فاص ؿیـؿیـِ اػر، زثذی هیگنشدد. تنتنِ دلین افنضایؾهیضاى فاص هََلایر ککِ تا اًثؼاط حدوی ًیض وشاُ اػر، ضنشیةّذایر حشاسزنی کناّؾ یافسن کن تاعنا افنضاٍیؾ هقاٍهنر تنتنِؿ َپ خ زیشی دس دیشگ ذاصّای آآً ذالََصیسی ک اّؾ اًسق ا حشاسذ هیؿَد [2]. گشافیر ت دلی عذم زش ؿنَ ًذگی زََػنظِهزاب، ًقؾ هَ ثشی دس عذم فَر خزیشی هزاب داسد [3]. قغ ضعف هْن دیش گذاصّای ؿٍاه خضء کشتي، هٍقاٍٍهر ضعیف دس تشاتش اکؼیذ ؿذى گشافیر ازلالاذ کشتٌٌی کناّؾ ونََاففِیضیکی هکاًیکی دیشگِذاص هیاؿذ. ت ه رََسِ افضایؾ هقاٍٍهنرت اکؼیذٍاػیَى هََادی ت ًام آًسی اکؼیِذاًر ت زشکیة دیشگذاص اضافاضافِ هیؿَد [4]. زشکیثازی اص فلضاذ ٍ آلیاطّای آىّا اص قثی Al-Mg،Al ،Mg ٍAl-Si ٍ کاستایذّا اص قثین SiC ٍ زشکیثناذِخایخایِ تََس هث 2CaB2 ,ZrB تتِ ع َاى آًسی اکؼیذااکؼیذاًر تکاس گشفسنؿنننذُ اًنننذ [5]. دس ساػنننسای اسزقنننا ی ونننََاف تذ ننن ّنننای آ ذالَآًذالَصیرَصیر-کشتي، اػسفادُ اص عََاه آًسی اکؼیذاًر دس افضایؾ اػسحکام گشٍم هقاٍٍهر دس تشاتنش اکؼیذاػنیَى اهنشی اخسٌٌنابًاخزیش ت دُ ٍلیٍ هکاًیضم زناثیش آى دس دیشگنذاصّای هخسلنف زناحذٍدی هسِفاٍذ هیتاؿذ. دس زحقیق حاضِنش ًقنؾ خنََدس فلنضیآل هی یَم ت ع َاى آًسی اکؼیذاًر دس تذتذًِ دیشگذاصآ نذالََصیر- کشتي- ػیلیکَى کاستایذ هََسد تشسػی قشاس گشفر. تا ز خزَخِ تتِ تشسػی ّنای هحققناى، آل هی ینَم کاستاینذ اص دهنای حنذٍد650 دسخ ػناًسی گنشاد دس تِذ ن دیشگنذاص اهکناىِ زـنکی داسد [6]. زـننکِی 3Al4C تَ ػننیل آًننالیض زفننش اؿننع ایکنن غ (XRD)، ٍیظگیّای حشاسزی زََػظ آًالیض حشاسزی)DSC( ٍ ٍیظگیّای سیضػاوساسی تَ ػنیل هیکش ػنکََج الکسش ًنی سٍتِـنی )SEM) وشاُ تا آًالیض ؿیویاِیی تشسػی گشدیذ. ًسایٍح حاكل ًـاى دادًن ذ ک زـکی فاص آل هی یَم کاستایذ ػیلیکَى کاستایذ آل هیٌٌِنا ّنِچٌیي صی سشیٌٌگ تْسنش تاعنا افٍنضایؾ اػنسحکام دا ؼنیسٍداًؼنیسِ دٍسدهای 1450دسخدسخِ ػاًسیگشاد ؿذًذ [7].

مًادِ ي ريش تحقيق
هََاد ا لی ک دس ایي زحقیق اػسفادُ ؿذًذ ؿاه آ نذالََصیر دس
فشآیٌ ذّایهْهََاد
ا ذاصُاًذاصُ داداًِّای 3-1 ٍ1-0 هیلیهسش ًَعَع 59D هیکش یضٍُهیکشًٍیضُ اص نَعکشفالیر اص ؿشکر merck آلواى، خََدس آلَ هی یَم دس ا ذاصُاًذاصُ داداًِ صینن ش 40 هیکنن شٍى ولنن َف آصهایـنن گاّی اص ؿنن شکر merck،آل هیٌای کلؼیٌٍ ؿذُ Pechiney فشا ؼ تا ولَف 5/99 دسكذ، ػیلیکَى کاستایذ تا ولنَف 5/96 دسكنذ هیکش ینضُػاور Silicona آلواى، گشافیر خنََلکی ػناور کٍـنََس چنیيٍسصیي َالاپ ػاور کـََس زشِکین هنیتاؿنذ . خنذ ؿنواسُیک زشکیة ؿیویایی هنََاد ا لین سا ًـناى هنیدّنذ . دس زحقینقحاضنش اص هعی اس آآً ذسیاصى اك لا ؿ ذُ هغ اتق ت ا هعادل ِ صی ش اػسفادُ ؿذُ اػر:
CPFT 100

dqq ddsqsq (1)
D 
دس ساتغ ِ ت الا )CPFT( دسك ذ حدو ی رساذ سیضز ش اص ااً ذاصُ ه سدًًرش ،D تضسگسشیي ا ذاصُ داداًِ ،ds کََچکسشیي ا ذاصُ داداًِ ،d ا ذاصُاًذاصُ داداًِ ،q ضشیة زََصین هنیً تاؿنذ. تضسگسنشیي اً نذاصُ تنًشای رساذ D;3000m ٍ فاکسََس q تشاتش 35/0 تشای تشسػی وََاف هحلهحلَ خْر هغالعهغالعِ تشسػنی اًسخناب گشدینذ. تشسػنیّنایهغالعازی اًدام گشفسگشفسِ ًـناى داد کنکنِ افنضٍدى گشافینر تنتنِ ت ثنَدهقاٍٍهر دس تشاتش ؿَپ حشاسزی کناّؾ فنَر چنذى کونکؿایاًی هیًوایذ. دس ایي زحقیق زََصی ا ذاصُاًذاصُ داداًِ اگشیگیرّنایؿاه آ ذالََصیرآًذالَصیر ت کوک فشه اكلا ؿذُ آًذسیاصى زعینیيِگشدیذ. ػدغ دسكِذّای هخسلفَی اص آلَ هی یَم تنا هنََاد فنَ تن وشاُ 4 دسكذ صًیٍصًی سصیي َالاپ ٍ 4/0 دسكنذ صٍصًنیًنیِ ّگنضاهسیلي زسشا آهیي ت عٌ نََاى ناسدًش خنشع گشدیذًنذ. وَ ن ّنا دس
دسخ ِ ح شاسذ ای250، 1100ٍ1450 دسخ ِ ػ اًسیگ شاد دس ازوؼ فش وٌث ی دّس تؼ سشکک خخ ر دادُ ؿ ذًذ. ااً ذاصُ گی شی
زخلخننن ، دا ؼنننیسداًؼنننیسِ ٍ اػنننسحکام فـننناسی ػنننشد هغننناتق تنننا اػن ساًذاسدّن ای ASTM30830 تن شای داًؼن یس زخلخن ASTM30133 تشای اػسحکام فـناسی ػنشد كنََسٍذ خنزیشفرٍ .
ًقؾ افضٍدىافضٍدى آًٍسی اکؼیذااکؼیذاًر تا دسكذّای هخسلف، هیضاى ٍ َع هٌٌات کشتٌٌنی ّننچٌٌنیي هقنذاسSiC هنََسد ًیناص تنشای ػناوًردیشگ ذاص آآً ذالََصیر ن SiC ن C ه َسد تشسػ ی ق شاس گشف ر . هََاد آهادُ ؿذُ سا دسقالة اػنسَ ااػنسَاًِ ای قنشاس دادُ، تَ ػنیلتَػنیلِ خنشعزک هحََسی زا فـاس 2kg/cm1500خشع و دُِ وَ ّنایی تنتنِ

خذٍ) 3(: زشکیة وًَوًَِ ؿاه آ ذالَصیر ،سصیي ٍ آلَ هی یَم ،خخر ؿذُ دس 1000ٍ 1450 دسخِ ػاًًسی گشاد
کذ دسكذ صًًی آلَ هی یَم دسكذ صًًی سصیي دسكذ صًًی آً ذالََصیر
2A ) وًَوًَِ خایِ آً ذالََصیر( %40 %40 %20

اتعاد 50×50 هیلیهسش ز یزْیِ گشدیذ. ػدغ وًَوًَِّنٍا دس دًِهنای 250 دسخدسخِ ػاًسیگشاد تشای زـکی ػاوساس ا لیاٍلیِ ٍ وشٍٍج هنََاد آلنیگشمِ ؿذُ دس ایني دهنا 3 ػناعر گِن داؿنس ؿنذًذِ. دس اداهناداهنِوًَوًَِّا دسٍ دهاّای1100 ٍ1450دسخ ػناًسیِ گنشاد تن هنذذ 3 ػاعر صیش کک خخر گشدیذًذ. خْر هـنخق ونَدى ًقنؾ
ثَد وَافدیشگذاصّّای آ ذالَصیرػیلیکَى
خذخذٍ )2( زشکیثاذ ٍکذّای ًوًَِّنای ػناوسػناوسِ ؿنذُ سا ًـناى آل هیٌٌا تشای زـکی فاص ازلالی 100% هَلایسی ضشٍسی هیتاؿذ هید ذ. دس زٍوام وَ ّای ػاوس ؿِذُ تشِ اػاع هشاخ هقنذاس [8]. تشای هخلََط ػاوسي هََاد اتسذا هََاِد دسؿِر دا سا تا ًلف آل هیٌّ ا ح ذٍد 14% دِس ًر ش گشفِس ؿ ذٍک حض َس ای ي هق ذاس سصیي هخلََط کشدُ، ػدغ هََاد سیض داداًِ اضاف گشدًِیذ.

خذٍ )1(: آًًالیض ؿیویایی ٍ وَاف فیضیکی هََاد اٍ لیِ هََسد اػسفاداػسفادُ
اً ذاصُ داداًِ داً ؼیسِ (3(g/cm SiO2 Al2O3 Fe2O3 SiC Si Al C هََاد اٍ لیاٍلیِ
d ;0-3 mm 3/15 %41/5 %59 %0/75 — — — — 59D آً ذالََصیر
d >160 μ 3/15 %41/05 %57/6 %1/35 — — — — KB کشفالیر
d ; 3 μm 3/6 — %99/5 — — — — — آلَ هیٌٌا کلؼیکلؼیٌِ ؿذؿذُ
d >160 μ 3/1 — — — %96/4 — — %3/6 کاستایذ ػیلیؼیََم
d >45 μ — %1/5 %0/55 %0/73 — — — %96/8 گشافیر
d >45 μ — — — — — — %99 — آلَ هی یَم
خذٍ) 2(: زشکیة ؿیویایی وًَوًَِّای حاٍٍی آلَ هیٌ یَم
کذ آً ذالَصیر آلَ هیٌٌا کلؼیکلؼیٌِ ؿذؿذُ SiC G Al
سصیي
A1 %0 %0 %0 %0 %55 %45
Al0 %74 %14 %7 %5 %0 %5
Al2 %72 %14 %7 %5 %2 %5
Al4 %70 %14 %7 %5 %4 %5
Al6 %68 %14 %7 %5 %6 %5

آلَ هیٌ یََم، وًَوًَِ 1A تذٍى حضََس آ ذالَآًذالَصیرَصیر ٍ ؿاه آلَ هی ینَم
ٍسصیي دس دسخ حنشاسذّنای 670، 950، 1150 1450 دسخنػاًسیگشاد، زحرِ ازوؼنفش وٌثنی )صینش کنک( خخٍنر دادُ ؿنذِ.
ّنچٌیي تشای زحقیق دس هنََسد ًقنؾ آلَ هی ینَم دس تذ نتذًنِ ؿناه آ ذالََصیر، وًَوًَِ 2A دس ازوؼفش وٌثنی )صیش کنک ( دس دسخنحًشاسذّنای 1000 ٍ1450 دسخن ػناًسیگنشاد خخنرٍ دادُ ؿنذِ )خذخذٍ ؿواسُ 3(.
فاصّای کشیؼسالی وًَوًَِ تتِ ػیلٍػیلِ آًالیض زفش اؿعاؿعِX تنا دػنسگاُ )Philips PW3710 ( دس Kv 40 ٍ mA30 تا اػنسفادُ اص زناتؾ Kα لاهح هغٍ هـخق گشدیٍذ. سیض ػاوساس وَ ّای خخس ؿذُ زََػنظ هیکشٍػ کََج الکسشالکسشًٍ ی ) SEM( ه َسًِد تشسػ یِ قنشاسگشفرٍ Model:Vega//Tescan)). ّنچٌیي خْر زعینیي دهنایؿ شٍع ٍاکٍاک ٌؾ زـ کی آلَ هیٌی َم کاستای ذ، اص دػ سگاُ آآً الیض
حشاسزی ّوضهاى)STA( هذ (Labsys-Setaram) دس ازوؼنٍفشآسگننَى زننا دهننای°C 1200 تننا ًننشا حننشاسذ دّننی حننذٍد °C/min 20 اػسفادُ گشدیذ.

3- وتايج يبحث
– 1 بررسي خًاص مکاويکي يفيسيکي ومً و َا
ؿن ک )1( ًـن اى ددٌّنٌن ذُ زغیین شاذ اػن سحکام فـن اسی ػن شد وَ ای ح اٍیِ هق ادیش هخسل ف آل هیٌی َم ت ش حؼ ة ده ا هیتًاؿِذّ. تا ز خ ت اعلاعاذ ؿک ، اگش چ زغیینشاذ اػنسحکامدس دهای خاییي قات اغوام اػنر ، اهنا دس دسخن حنشاِسذّنایِتالازش اص 1400 دسخ ػاًسیگشاد، هیضاى آلَ هی یَمِ اضاف ؿذُ تنوًَوًَِّا ًقؾ اػاػی دس اػسحکام فـناسی ػنشد ایفنا کنشدُ ٍ تنا
فشآی ذّّایههَاد
افضایؾ هقنذاس آل هی ینآلَهیٌینَمَم، اػنسحکام فـناسی ػنشد ًینض افنضایؾ هننننننییاتننننننذ. اػننننننسحکام ا لینننننناٍلیننننننِ دس دهننننننای زودننننننش )250 دسخ ػناًسی گنشاد( ، تن دلین ازلنالاذ کشتٌٌنی ًاؿنی اصافضافضٍدىٍدى سصیِني هنیتاؿنذ . دس حالیکنحالیکنِ اػنسحکام دس دهنای 1450 دٍسخ ػاًسیگشاد تن دلین زـِنکی فاصّنای آلَ هی ینَم کاستاینذ ػیلِیکَى کاستاینذِ تن دُ کن دس ایني دهنا ػن صًی ؿنک تن دُ
ٍازلا هٌٌاػثی تیي اخِضاء اِیداد هنی ک ٌنذ ) اکنٌٌؾ ّنای 2 3(.
زغییشاذ اػسحکام وًَوًَِّا ت دلی اثش هسقات دس هکاًیضم کناّؾدِس اثش اص تیيٍ سفسي ازلالاذ کشتٌٌی، زدضی اػسحال آ ذالََصیر ت هََلایر ٍزـنکی ازلنالاذ کاستاینذ یِ دٍس دهنایِ تنًالا تاعنا هیؿؿَد ککِ تا افضٍدى هیضاى آلَ هیٌ یََم ،اػسحکام فـاسی ػنشد دسدهننای تننالا افننضایؾ یاتننذ. تننا افننضایؾ دهننا ، اػننسحکام ًو نن حاٍی 0 دسكذ آلَ هی یَم دس زواهی دهاّا کوسشیي هقذاس ساَ داسِا هیتاؿذ اػسحکام وًَوًَِ حاٍی 2 دسِكنذAl تن دلینٍ زـنکی کوسشفاصّای کاستایذی، تیـسش اص وًَوًَِ ّای حاٍی 4 6 دسكنذAl کن هیؿَد ٍاػسحکام وًَوًَِ حاٍی 4 دسكذ Al ًیض اص وًَوًَِ حاٍی 6 دسكذ Al کوسش اػرً.

15
20
25
30
35
0
300
600
900
1200
1500
CCS (MPa)

Temp

0
%Al
2
%Al
4
%Al
%Al
6

15

20

25

30

35

0

300

600



قیمت: تومان


پاسخ دهید