ساخت نانوکامپوزیت نانولوله کربنی-زیرکونیا-آلومین به روش پوشش دهی–فشردن و بررسی خواص آن

سرامیک های مهندسی، سفتی و پایداری حرارتی بالایی دارند و دارای چگالی نسبی پایینی می باشند. اما، تردی مانع استفاده از آنها در ساختار مواد می شود. در این میان، آلومین به عنوان یک سرامیک مهندسی با وجود دارا بودن ویژگی های منحصر به فردی مثل سختی، مقاومت به سایش، مقاومت به خستگی و مقاومت به خوردگی بالا، چقرمگی پایینی دارد. با ترکیب و گنجاندن نانولوله های کربنی به مواد سرامیکی توقع بر این است که به کامپوزیت های سرامیکی پایدار حرارتی و چقرمه، با سفتی بالا برسیم. از دیگر روش های موثر در بهبود چقرمگی آلومین، استفاده از فاز ثانویه زیرکونیای هشت وجهی می باشد. در این تحقیق ابتدا پودر نیترات آلومینیم در اتانول حل شده، ذرات نانولوله کربنی به کمک عملیات فراصوت در آن پراکنده شده و با حرارت دادن محلول در دمای°c 400 بر روی نانولوله کربنی، پوشش اکسید آلومینیم ایجاد شد. در مرحله بعد، پودر حاصل با پودر های اکسید زیرکونیم پایدار شده و آلومین مخلوط شده، به کمک پرس تک محوری، نمونه های گرده شکل از آن تهیه شد. به منظور بررسی اثر اندازه آلومین در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت سه تایی نانولوله کربنی-آلومین-زیرکونیا، به دو صورت ماکرو و نانو با درصد وزنی یکسان اضافه شد. نمونه های گرده شکل در دمای °c 1300 در کوره تحت اتمسفر گاز آرگون تف جوشی شدند. سپس چگالی نمونه ها به روش ارشمیدس اندازه گیری، میکرو سختی و چقرمگی نمونه ها به ترتیب به روش ویکرز و آنستیس اندازه گیری شد. استحکام با روش یک ساچمه روی سه ساچمه اندازه گیری و ریزساختار و فازهای موجود در قطعه به کمک میکروسکوپ الکترونی و آنالیز تفرق اشعه ایکس بررسی شد. نتیجه اینکه در دمای دمای °c 1300 در کوره تحت گاز آرگون، ساختار پودر پوشش داده شده کریستالی شد. از طرفی با افزودن نانوله کربنی با سه درصد وزنی به آلومین چقرمه شده با زیرکونیا، سختی افزایش اما چقرمگی شکست کاهش یافت. از طرفی افزودن نانو آلومین در مقایسه با آلومین ماکرو باعث افزایش بیشتری در استحکام، سختی و کاهش چگالی نانوکامپوزیت می شود.