تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای سرامیک‌های پایه دی‌بورید زیرکونیم-کاربید سیلیسیم تقویت شده با نانو‌الماس

در این پژوهش تاثیر افزودن الماس (در اندازه نانو) بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت‌های فوق دما بالای دی‌بورید زیرکونیم تقویت شده با 25 درصد حجمی کاربید سیلیسیم بررسی شد. بدین منظور، کامپوزیت دی‌بورید زیرکونیم-کاربید سیلیسیم (به عنوان نمونه شاهد) و نمونه‌های دارای مقادیر مختلف از افزودنی نانو الماس (1، 2 و 3 درصد وزنی فاز زمینه) به روش تف­جوشی پلاسمای جرقه‌ای ساخته شدند. فرآیند تف­جوشی پلاسمای جرقه‌ای در دمای 1900 درجه سانتی‌گراد به مدت زمان هفت دقیقه و با اعمال فشار 40 مگاپاسکال به انجام رسید. افزودن نانو­الماس تا میزان دو درصد وزنی، تاثیر چندانی بر فرآیند چگالش نداشت زیرا نمونه شاهد و نمونه‌های دارای یک و دو درصد وزنی نانو­الماس به چگالی نسبی 100 درصد نزدیک شدند ولی چگالی نسبی نمونه حاوی سه درصد وزنی نانو الماس به زیر 99 درصد افت پیدا کرد. سختی نمونه شاهد 5/19 گیگاپاسکال و سختی نمونه‌های دارای 1، 2 و 3 درصد وزنی نانو­الماس به ترتیب 4/23، 7/24 و 2/22 گیگاپاسکال سنجیده شد.  هر سه نمونه تقویت شده با نانو­الماس، سختی بیشتری نسبت به نمونه شاهد داشتند ولی نمونه تقویت شده با سه درصد وزنی نانو­الماس، اندکی دچار افت شد. چقرمگی شکست نمونه‌ها با افزایش میزان نانو­الماس به شکل خطی از 3/4 مگاپاسکال جذر متر برای نمونه شاهد تا 8/5 مگاپاسکال جذر متر برای نمونه دارای سه درصد وزنی نانو­الماس افزایش یافت. فرآیند تف­جوشی از نوع واکنشی بود زیرا بخشی از افزودنی نانو­الماس به هنگام فرآوری به فاز گرافیت دگرگون شد و بخشی دیگر از آن ضمن احیای ناخالصی‌های اکسیدی سطح مواد اولیه به فازهای کاربید زیرکونیم و کاربید بور تبدیل گشت.