مشخصه یابی کامپوزیت مس زیرکونیای پایدار شده با ایتریا تولید شده با تف‌جوشی پلاسمای جرقه ای

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی تهران، ایران

چکیده

درکاربردهایی مانند اتصالات الکتریکی کشویی، علاوه بر خواص مکانیکی قابل قبول به هدایت الکتریکی و حرارتی خوب نیاز است. گذشته از این، در این نوع کاربردها باید از جوش موضعی قسمت‌های مختلف قطعه جلوگیری شود. اگرچه افزودن ذرات سرامیکی به فلز هادی الکتریکی و حرارتی همچون مس موجب کاهش خواص فیزیکی فوق می‌شود، تولید کامپوزیت‌های زمینه مسی بهبود استحکام کششی، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر جریان الکتریکی با آمپر بالا را در پی دارد. از این رو، در پژوهش حاضر کامپوزیت‌های پایه مس حاوی 2، 3 و 5 درصد حجمی ذرات فوق ریزدانه زیرکونیای پایدار شده با ایتریا با استفاده از روش متالورژی پودر و تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای تولید شد. چگونگی توزیع ذرات تقویت‌کننده در ریز ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی به دقت مطالعه شد. مقادیر چگالی و سختی برینل اندازه‌گیری و هدایت حرارتی نمونه‌ها تعیین شد. بر اساس نتایج، ذرات تقویت‌کننده به صورت قابل قبولی در زمینه توزیع شده‌اند و خوشه‌ای شدن ذرات در ریزساختار چندان فاحش نیست. چگالی نسبی بیشتر از 95% به علت نحوه تف‌جوشی برای همه نمونه‌ها بدست آمد. به دلیل حضور ذرات سرامیکی سخت زیرکونیای پایدار شده، افزایش 60 درصدی در سختی برینل نمونه‌‌ی کامپوزیتی Cu-5 vol.% YSZ نسبت به نمونه مس تقویت‌نشده مشاهده شد. همچنین، با افزایش مقدار زیرکونیای پایدار شده از صفر به 5 درصد حجمی، مقادیر هدایت حرارتی تعیین شده از 397 به W/m K 241 کاهش یافت که این تغییرات می‌تواند به مشخصه‌های ریزساختاری از جمله درصد فاز تقویت‌کننده، درصد تخلخل، وجود ناخالصی‌ها و سایر عیوب ریزساختاری مربوط باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

 

 

 

 

 

[10] G. Iepure, I. Vida-Simiti, N. Jumate, M. Ciudas, V. Hotea & I. Juhasz, “Effect of ZrO2 particles upon Cu-ZrO2 material used for the spot welding electrodes”, metalurgia international, Vol. 14, pp. 21-24, 2009.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[24] R. M. German, “Sintering: from emperical observations to scientific principals”, Butterworth-Heinemann, pp. 136, 2014.

 

 

[26] A. G. Mawson, G. A. Carter, R. D. Hart, N. M. Kirby & A.C. Nachmann, “Mechanical Properties of 8 Mole% Yttria-Stabilised Zirconia for Solid Oxide Fuel Cells”, In Materials Forum. Vo. 30, pp. 148-158, 2006.

 

 

[28] S. C. Tjong, “Carbon nanotube reinforced composites: metal and ceramic matrices”, John Wiley & Sons, pp. 54-56, 2009.

 

 

[30]   ف. شجاعی­پور، پ. عباچی، ک. پورآذرنگ وا. ح. مغنیان، "بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت مس/اکسید کروم تولید شده به روش آلیاژ سازی مکانیکی و اکسیداسیون داخلی"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال پنجم، شماره دوم، تابستان 1390.