اثر TiN بر روی خواص مکانیکی و ماشینکاری به روش تخلیه الکتریکی کامپوزیت های سرامیکی Si۳N۴/TiN

از آنجایی که ماشینکاری بدنه های متراکم نیترید سیلیسیم با روشهای معمول به دلیل سختی بالا به دشواری انجام میشود، هدف از این پژوهش افزودن فاز رسانای نیترید تیتانیم به منظور بررسی استفاده از روش ماشینکاری تخلیه الکتریکی بوده است. در این پژوهش بدنه های کامپوزیتی Si۳N۴/TiN در حضور کمک زینترهای Al۲O۳ و Y۲O۳ به روش بدون فشار زینتر شدهاند. عملیات زینتر در سه دمای ۱۶۵۰، ۱۷۰۰ و ۱۷۵۰ درجه سانتیگراد در اتمسفر نیتروژن انجام شده است. خواص مکانیکی این کامپوزیتها با ۲۰، ۳۰ و ۴۰ درصد حجمی TiN بررسی شده است. نتایج نشان دادهاند که دانسیته بدنه ها به شدت وابسته به میزان TiN موجود در کامپوزیتها بوده است، به طوریکه دانسیته نسبی با افزایش مقدار TiN افزایش یافته و برای نمونه حاوی ۴۰ درصد حجمی TiN دانسیته نسبی %۹۸ به دست آمده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو اشعه ایکس نشان دادند که تبدیل فاز به نیترید سیلیسیم در دمای زینتر ۱۷۵۰ درجه سانتیگراد به صورت کامل انجام شده است. حضور فاز -Si۳N۴ با مورفولوژی میلهای باعث افزایش چقرمگی شکست نمونه ها شده است. چقرمگی شکست نمونه حاوی %۴۰ درصد حجمی TiN برابر ۷/۱ MPa.m۱/۲ محاسبه شد. بررسی نتایج حاصل از آزمون مقاومت الکتریکی نشان داد که به دلیل تشکیل شبکه پیوسته از فاز رسانا، کمترین مقدار مقاومت الکتریکی (۲/۱۶ ۱۰- ۵ P) مربوط به نمونهای با بیشترین مقدار TiN بوده است. علیرغم سختی بسیار بالا این نمونه (۱۲/۳ GPa)، ماشین کاری آن به روش تخلیه الکتریکی در زمانی کمتر از ۱ دقیقه با موفقیت انجام شد.

کلیدواژه ها:

نیترید سیلیسیم ، نیترید تیتانیم ، زینتر بدون فشار ، ماشین کاری تخلیه الکتریکی