بررسي تاثير تركيب هاي حاوي تيتانيا بر خواص مكانيكي و ريز ساختاري كامپوزيت هاي آلومينا- زيركونيا

كارشناسي ارشد

اين تحقيق با هدف بررسي تاثير افزودني تيتانيا (TiO2) بر زينتر، ريز¬ساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت هاي آلومينا- زيركونيا (ZrO2-Al2O3) صورت گرفته است. از اين رو كامپوزيت آلومينا- زيركونيا (ZTA) با نسبت وزني 85 درصد Al2O3 و 15 درصد ZrO2 تهيه و تاثير افزودن مقادير مختلفي از TiO2 با نسب هاي وزني 1، 3، 5 و 7 درصد مورد مطالعه قرار گرفت. مخلوط پودر اوليه حاوي پودر¬هاي α-Al2O3، 3YSZ (ZrO2-3%mol Y2O3) و anatase-TiO2 با روش كامپوزيت سازي مكانيكي و استفاده از آسياب ماهواره اي مخلوط و پس از پرس به دو روش تك محور (100 مگاپاسگال) و پرس سرد ايزواستاتيك (450 مگاپاسكال) در كوره باكسي در دماي 1600 درجه سانتي گراد براي 2 ساعت زينتر بدون فشار (PLS) گرديد. نتايج نشان داد كه تيتانيا تاثير بسيار خوبي بر زينتر پذيري و افزايش دانسيته بدنه¬هاي كامپوزيتي داشته و بيشترين چگالي نسبي (98 درصد)، بيشترين استحكام شكست (564 مگاپاسكال)، بالاترين سختي (16 گيگاپاسكال) و بيشترين تغييرات افزايش چقرمگي شكست (21 درصد) مربوط به نمونه¬هاي حاوي 1 درصد وزني تيتانيا بوده است. همچنين مشاهده شد با افزايش درصد افزودني تيتانيا (به 3 درصد و بيشتر) در يك نگاه كلي خواص مكانيكي افت كرده است. همچنين نتايج آناليز XRD بيانگر استحاله شديد فاز زيركونيا تتراگونال به زيركونيا مونوكلينيك در درصد¬هاي بالاي تيتانيا (5 و 7 درصد) و در نتيجه آن، ايجاد شبكه وسيعي از ميكرو ترك ها و تشكيل فاز¬ مياني بر اثر واكنش زيركونيا و تيتانيا در دما بالا مي¬باشد. آناليز SEM و EDS نيز حضور فاز تياليت (Al2TiO5) و همچنين رشد دانه افراطي آلومينا در اثرافزودن تيتانيا بالاتر از 3 درصد وزني را نشان مي دهد. همچنين تصاوير SEM از نحوه انتشار ترك بيانگر حضور مكانيزم هاي هم افزا چقرمه سازي، علاوه بر چقرمگي استحاله اي فاز زيركونيا تتراگونال و چقرمگي ميكروترك هاي فاز زيركونيا مونوكلينيك در بدنه سراميكي مي باشد

196157

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مهدي ملكي

مهندسي مواد و متالورژي - گرايش سراميك

دكتر رحيم نقي زاده