تولید کامپوزیت‌های B4C-TiB2 با پرس گرم

Microstructure and mechanical properties of B4C–TiB2

composites prepared by reaction hot pressing using Ti3SiC2

ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت‌های B4C-TiB2 تولیدشده توسط پرس گرم

با استفاده از Ti3SiC2 به عنوان افزودنی

ABSTRACT

B4C–TiB2 composites were fabricated via reaction hot pressing at 2100 °C under a pressure of 25 MPa, using B4C and Ti3SiC2 powders as raw materials. The phase transformations, microstructure and mechanical properties were investigated by XRD, TG–DTA, SEM, TEM and EDS. It is found that the SiC and TiB2 particles are homogenously dispersed in the B4C–TiB2 composites, where nano-sized TiB2 particles are mainly located within the B4C matrix grains, while the large-sized TiB2 particles at the matrix grains boundaries. Due to the pinning effect of SiC and TiB2 particles on B4C grain growth, the grain size of the composite is significantly reduced, leading to a great improvement of the mechanical properties. B4C–TiB2 composite prepared from B4C-10 wt% Ti3SiC2 starting powder shows high flexural strength, fracture toughness and micro-hardness of 592 MPa, 7.01 MPa m1/2 and 3163 kg/mm2, respectively. Crack deflection and crack bridging are most likely the potential toughening mechanisms in the composites. Furthermore, according to the XRD and TG–DTA analysis, the possible reaction mechanisms leading to the in-situ formation of TiB2 were proposed.

   جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .

چکیده

کامپوزیت‌های B4C-TiB2 توسط پرس گرم واکنشی در ºC2100 تحت فشار MPa25، با استفاده از پودر‌های B4C و Ti3SiC2 به عنوان مواد خام، تولید شدند. استحاله‌ی فازی، ریزساختار و خواص مکانیکی توسط XRD، TG-DTA، SEM، TEM و EDS مطالعه شد. دریافته‌شد که ذرات SiC و TiB2 به صورت یکنواخت در کامپوزیت B4C-TiB2 پراکنده شده‌اند و ذرات نانوسایز TiB2 عمدتا در محدوده‌ی دانه‌های زمینه‌ی B4C قرار دارند. درحالی که ذرات بزرگ TiB2 در مرز‌دانه‌های زمینه قرار می‌گیرند. به دلیل اثر میخ‌کوب کردن  ذرات SiC و TiB2 در رشد دانه‌های B4C، اندازه‌ی دانه‌های کامپوزیت به شدت کاهش می‌یابد و باعث بهبود بزرگی در خواص مکانیکی کامپوزیت‌های B4C-TiB2 تولید‌شده از پودر اولیه‌ی B4C-10%وزنی Ti3SiC2 می‌شود و کامپوزیت استحکام خمشی، چقرمگی شکست و میکروسختی به ترتیب MPa 592، MPa m1/2 7.01، و kg/mm2 3163 نشان می‌دهد. منحرف‌شدن تنش و پل‌زدن ترک مکانیزم‌های عمده‌ی چقرم‌شدن در کامپوزیت‌ می‌باشند. علاوه‌برآن، طبق نتایج XRD و TG-DTA، مکانیسم‌های واکنش محتمل منجر به تشکیل TiB2 درجا، پیشنهاد شده‌است.