بخشی از مقاله
مقدمه:
سیلیسایدهاي فلزات مختلف به دلیل خواص بسیار خوبی که در دماهاي بالا دارند اخیرا مورد توجه بسیاري از کارهاي تحقیقاتی قرار گرفتهاند . دلیل این امر اساسا ناشی از نیازهاي جدید صنعت هوافضا براي مواد مقاوم در دماي بالا به خواصی است که سرامیک ها یا سوپرآلیاژهاي معمولی قادر به تامین خواص مورد نظر در این شرایط نیستند.[1] مولیبدن ديسیلیساید MoSi یکی از ترکیبات سیلیسایدي است که داراي ویژگیهاي خاصی از قبیل رسانندگی گرمایی و الکتریکی قابل مقایسه با فلزات ˛ مقاومت به اکسیداسیون خوب در دماهاي بالا ˛پایداري در محیطهاي خورنده شیمیایی ˛.[2]دانسیته پایین حدود - - 6 .3-6.23 _ - که حدودا %30سوپرآلیاژبر پایه نیکل میباشد - و نقطه ذوب بالا - - 2020-2030°C میباشد .[3]
این ماده عمدتا براي المنت هاي حرارتی در کورهها و پوششدهی براي فلز مولیبدن و سایر فلزات دیرگداز استفاده میشود.[4] مقاومت به اکسایش زیاد این ماده آن را براي استفاده در پوششهاي محافظ و عایق [5] براي کاربردهایی در دماي اتاق و دماهاي بالا و همچنین محیطهاي خورنده و اکسیدي جالب توجه میکند که داراي سختی بالایی نیز میباشد . [3] این مقاومت به اکسایش زیاد که در سایر سیلیسایدها پر مولیبدن دیده نمیشود ˛ ناشی از تشکیل لایه محافظ ˛ شیشهاي و بسیار چسبنده SiO همرا با تبخیر ابتدایی اکسید فرار مولیبدن - - MoO است.
سه ترکیب استوکیومتري از MO-Si کشف شده که عبارت از Mo Si - مکعبی - Mo Si ˛ - تتراگونال - ˛ MoSi - تتراگونال - میباشند. مولیبدن ديسیلیساید ترکیبی بین فلزي با%67/7 مولی سیلیسیم و%33/3 مولی مولیبدن میباشد..[1] این ماده علیرغم این قابلیتهاي بینظیر ˛ به دلیل به دلیل تردي و شکننده بودن در دماي پایین - چقر مگی پایین - - 2-3 MPam1/2 - و افت استحکام مکانیکی در دماي بالا - استحکام خزشی ضعیف - کاربرد آن به صورت خالص در مواد سازهاي با محدودیت زیادي روبرو است .[2] دو دلیل براي چقرمگی ضعیف آن دردماي اتاق وجود دارد :
-1 موانع داخلی در مقابل حرکت نابجاییها که به ساختار کریستالی C11b آن مربوط میشود .[3]
-2 وجود مرزدانههاي شکننده فاز SiO که حضور ناخالصی اکسیژن در این مرزها باعث تردي و شکننده شدن آن گردیده است. استحکام خزشی دماي بالاي آن نیز چندان خوب نمیباشد به دلیل اینکه در دماي بالا نابجاییها و مرزدانه به راحتی حرکت کرده و باعث افت استحکام خزشی میشوند به خصوص در مواد ریزدانه .[6] یکی از راهکارهاي پیشنهادي براي بهبود خواص MoSi اضافه کردن فلزي مثل Al به ترکیب مواد اولیه و تولید کامپوزیت میباشد.
روش تجربی :
مواد اولیه با نسبت هاي استوکیومتري مشخص زیر توزین شده و به مدت نیم ساعت در فست میل قرارداده شدند تا به خوبی همگن شوند.نسبت استو کیو متري طبق جدول1داراي درصدهاي وزنی زیر بود: از مخلوط پودري نمونه هایی را به ابعاد5 ×10 سانتیمتر و در طی دو مرحله پرس - مرحله اول 10تن و درمرحله دوم20 تن - ، توسط دستگاه پرس 120 تنی ساخته شدند. بعد از پرس نمونه ها ، با قرار دادن دو واشر فولادي در روي نمونه - براي ایجاد جرقه و انرژي فعالسازي اولیه - ، به مدت زمان 3 تا 5 دقیقه در ماکروویو قرار داده شدند تا احتراق شروع و گسترش یابد وکامپوزیت MoSi − Al O تولید شود MoSi2 - زمینه و Al O تقویت کننده می باشد.
در مرحله دوم نمونه هاي SHS شده ، با سمباده پولیش شده اند وحدودا یک ساعت در فست میل قرار گرفته اند و از الک 325 مش عبور داده شده اند و به آنها %2 چسبPVA %5زده شده و در قالبهاي مکعب مستطیلی به ابعاد 1× 6 سانتیمتر نمونه هاي 5 گرمی توسط دستگاه پرس و در دو مرحله 3 - تن و 6 تن - تهیه شدند. این نمونه ها بر روي دیرگدازهاي آلومینایی قرار داده شده و در کوره گاز خنثی - آرگون - ، عملیات حرارتی تا 1400 درجه سانتیگراد به مدت 31/5 ساعت اعمال شده تا سینتر شدند : در تهیه پودرها، باید پودرکاملاٌ خالصبوده وعاري از ناخالصی باشد.همچنین پودرهایی که هم عمل آسیاب وهم عمل فست میل براي مخلوط شدن آنها استفاده می شده نتیجه ي بهتري را نشان می دادند.
در مورد پودرهایی که عملیات حرارتی شده اند،هر چقدر عملیات حرارتی در بازه ي دمایی 400درجه سانتیگراد آهسته تر انجام می شده، نتایج بهتري از خود نشان می دادند. نمونه ها در حین مراحل ساخت و پس از ساخت بوسیله دستگاه پراش اشعه x ، میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی فازي و ساختاري قرار گرفتند و سپس استحکام خمشی آنها با استاندارد ASTM C-1161 مورد بررسی قرار گرفت. ابعاد نمونه ها ورعایت نسبت = نیز در نتایج استحکام خمشی تاثیر به سزایی داشت.
نتایج و بحث :
نتایج تست استحکام خمشی :
مقادیر استحکام خمشی تک تک نمونه هایی که توسط ماکروویو SHS شدند بر حسب مگاپاسکال در جدول 2 مشاهده می شود که مقدار میانگین براي آنها 4.956± 2.223 - MPa - بدست آمده است.
