EFFECT OF PROCESS PARAMETERS ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF SPARK PLASMA SINTERED AL-SIC NANOCOMPOSITES

Abstract

نظرا لعدم إمتلاك المعادن وسبائكها الخواص الميكانيكية الكافية لإستعمالها في تطبيقات كثيرة تم تطوير المواد المركبة ذات الأساس المعدني المدعومة بطور خزفي حيث تجمع هذه المواد بين مواصفات المعادن و مواصفات المواد الخزفية. هذه المواد المركبة تستخدم كثيرا في صناعة وسائل النقل مثل السيارات و الطائرات لما تتمتع به من خواص فيزيائية و ميكانيكية عالية. هذه الخواص يمكن تحسينها أكثر إذا كان الطور الخزفي الداعم ذا أبعاد من رتبة النانو حيث أدى هذا إلى تطوير المواد المركبة النانوية. رغم أن إنتاج ومعالجة هذه المواد المركبة النانوية لازل يواجه مجموعة من الصعوبات مثل تكتل الطور الخزفي الداعم و نمو حبيبات الطور المعدني الأساسي مما يؤثر على خواصها فإن استخدام طريقة المعالجة بالبودرة و الطحن الميكانيكي أظهر نتائج متميزة في تحضير مواد مركبات نانو متجانسة. من جهة أخرى أظهرت طرق التصنيع الغير تقليدية مثل التلبيد عن طريق شرارة البلازما قدرة عالية على التحكم بنمو الحبيبات والحد منه. ويمكن تلخيص أهداف هذا البحث في دراسة تأثير عوامل الطحن الميكانيكي و التلبيد عن طريق شرارة البلازما على البنية المجهرية و الخواص الميكانيكية للألومنيوم المدعوم بطور خزفي نانوي هو SiC. تم تحضيرمركب نانوي من الألومنيوم المدعوم ب 1, 5, 10 % وزنا من SiC عن طريق الطحن لمدة تتراوح بين 0 و 28 ساعة. وجد أن الطحن لمدة 24 ساعة أدى إلى تقليص البعد الحبيبي للألومنيوم بالإضافة إلى التوزيع المتجانس للطور الداعم. في المرحلة الأولى تم تلبيد العينات المحضرة عن طريق شرارة البلازما تحت ضغط بين 20 و 50 ميجا باسكال, و معدل تسخين بين 100 و 300 درجة مئوية لكل دقيقة. وجد أن أعلى كثافة تم تحصيلها هي عند معدل تسخين 200 درجة مئوية لكل دقيقة و ضغط50 ميجا باسكال. هذه القيم تم إبقائها ثابتة عندما تغيير درجة الحرارة ما بين 500 و 600 درجة مئوية وزمن التلبيد بين 5 و 15 دقيقة في المرحلة الثانية من التجارب. عند إستخدام 600 درجة مئوية و 10 دقائق وجد أن معدل التلبيد أزداد و الخواص الميكانيكية تحسنت. كما لوحضت بنية مجهرية مميزة على شكل إبر مما أدى إلى خواص عالية للعينات التي تم تلبيدها لمدة 10 دقائق عند ضغط قدره 50 ميجا باسكال.