Effect of Silicon Carbide (SiC) and Tungsten Carbide (WC) Reinforcements on the Properties of (α)-SIALON Ceramic-Based Nano Composites

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

SiAlON-based ceramics have been widely used as high temperature materials due their superior mechanical and thermal properties. These ceramics exhibit excellent combination of high strength, hardness, wear resistance and are chemically stable even at elevated temperature. As a result, SiAlON based ceramics possess great potential for applications where high wear resistance, thermal stability and strength are required.In the present study, α-SiAlON, one of the major phases of SiAlON ceramics, was used as a matrix for producing composites. Dense single phase (monolithic) α-SiAlON exhibiting high mechanical properties, namely hardness (Hv10 21.06 GPa) and fracture toughness (7.29 MPa.m1/2), was synthesized by using nano-sized powder precursors and calcium oxide (CaO) as an additive, via spark plasma sintering technique (SPS) for consolidation at a relatively low temperature of 1500 °C and holding time of 30 min.Micron sized silicon carbide SiC (~ 2 μm) particles, up to 30 weight % (wt. %), were successfully dispersed as a second phase in the α-SiAlON matrix to further enhance the mechanical properties of the composite ceramics. For α-SiAlON composites reinforced with SiC (μm), the highest hardness of 24.53 GPa (Hv10) and highest fracture toughness of 11.86 MPa.m1/2 were achieved for 30 wt. % SiC (μm).Sialon composites prepared with nano-size silicon carbide SiC (50 nm) did not yield good results due to poor dispersion and formation of SiC clusters within the matrix.Composite ceramic with micron sized tungsten carbide WC (~ 3.5 μm) showed homogenous dispersion for composite with 10 weight % WC, while the level of dispersion decreased with increase in amount of second phase. For α-SiAlON/10 wt. % WC (μm) composite, the hardness and fracture toughness were measured to be 23.46 GPa (Hv10) and 19.42 MPa.m1/2 respectively.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

024577ec-89c2-4fd3-bc82-fe23c2721e75

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

848752_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تأثير كل من كربيد السيلكون و كربيد التنغستون على تقوية خصائص سيرميكيات النانو

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Raja Muhammad Awais Khan","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Taher Laoui","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Effect of Silicon Carbide (SiC) and Tungsten Carbide (WC) Reinforcements on the Properties of (α)-SIALON Ceramic-Based Nano Composites

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

عرفت مواد السايلون السيراميكية كمواد ملائمة لدرجات الحرارة العالية بسبب خواصها الحرارية والميكانيكية المتميزة، كالقوة والصلابة ومقاومة التآكل والاستقرار الكيميائي في درجات الحرارة العالية، وهو ما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة التآكل والاستقرار الحراري والقوة. في هذه الدراسة، استخدم طور الألفا-سايلون كمادة الأساس لتطوير المادة المركبة. استخدمت المواد الأولية في حجم النانو إلى جانب إضافة أكسيد الكالسيوم لتحضير طور الألفا-سايلون منفرداً في صورة عالية الكثافة، والذي انعكس على خواص ميكانيكية عالية ممثلة في الصلابة (21.06 GPa) والمتانة (7.29 GPa.m1/2). حضر طور الألفا-سايلون بتقنية التلبيد بالشرارة الكهربائية والبلازما على درجة حرارة منخفضة نسبياً (1500 °C) وفي وقت قصير نسبياً (30 دقيقة). خلطت جسيمات كاربيد السيليكون المايكرونية (≈ 2 μm) بشكل ناجح مع طور الألفا-سايلون، والمضافة بوزن يصل حتى 30% من وزن الألفا-سايلون لتطوير الخصائص الميكانيكية للمادة المركبة. بلغت أعلى قيمة للصلابة لمركب الألفا-سايلون وجسيمات كاربيد السيليكون المايكرونية -بوزن قدره 30% من وزن الأول- 24.53 GPa، بينما بلغت أعلى قيمة للمتانة 11.86 GPa.m1/2. مركب الألفا-سايلون وجسيمات كاربيد السيليكون النانوية (50 nm) لم يظهر خواصاً ميكانيكية جيدة بسبب ضعف توزع الجسيمات في مادة الأساس (الألفا-سايلون). أظهرت جسيمات كاربيد التنجستن المايكرونية (3.5 μm) توزعا متجانسا في مركبها مع الألفا-سايلون إذا كان وزن الجسيمات 10% من وزن مادة الأساس (الألفا-سايلون)، بينما يتدهور هذا التوزع كلما زادت كمية الجسيمات المضافة. أظهرت القياسات أن خاصية الصلابة لمركب الألفا-سايلون وكاربيد التنجستن (10%) تساوي 23.46 GPa، بينما بلغت المتانة 19.42 GPa.m1/2.

كلمات الباحثين

Sialon ceramics, Alpha-sialon, Spark Plasma Sintering (SPS), Ceramic matrix composites, Mechanical properties, Silicon carbide (SiC), Tungsten carbide (WC).

إشراف وإعداد

الإشراف

Taher Laoui

الإعداد

Raja Muhammad Awais Khan

الاقتباسات الببليوغرافية