بررسی سنتز، ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینا / زیرکونیا-کبالت

این تحقیق با هدف بررسی سنتز، خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت آلومینا- زیرکونیا- کبالت صورت گرفته است. ترکیب های حاوی 5، 10، 20 درصد حجمی از مجموع تقویت کننده های زیرکونیا و کبالت مورد بررسی قرار گرفتند. برای تهیه پودر کامپوزیتی از آلومینا، زیرکونیای پایدار شده جزئی و سولفات کبالت و پودر آلومینیوم استفاده شد و با کلسیناسیون در دمای 1100 به مدت 3 ساعت فاز اسپینل آلومینات کبالت حاصل گردید. سپس جهت احیای کبالت از اسپینل، پودر کلسینه شده در بستر کربن در کوره الکتریکی با دمای 950 به مدت 3 ساعت قرار گرفت. نتیجه آزمون پراش اشعه ایکس حضور فازهای Al2O3، Co، t-ZrO2و مقدار کمی m-ZrO2 را تایید می کند. در مرحله بعد جهت تعیین و بررسی خواص کامپوزیت Al2O3/ZrO2-Co، پودرهای کامپوزیتی با فشار MPa 50 پرس تک محوره و سپس با فشار MPa 400 پرس ایزواستاتیک سرد شدند و سپس زینتر آنها در بستر کربن به روش بدون فشار و در دماهای 1550، 1600 و 1650 به مدت 5 ساعت صورت گرفت. به منظور ایجاد امکان مقایسه خواص، نمونه آلومینای خالص نیز با شرایط مذکور تهیه شد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار چگالی نسبی برای نمونه کامپوزیتی حاوی% 5 حجمی زیرکونیا و 5% حجمی کبالت برابر %9/83 در دمای پخت 1650 به دست آمد. استحکام خمشی و سختی این نمونه به ترتیب برابر MPa 322 و MPa.m1/2 95/11 می باشد که نسبت به آلومینای پخته شده در همان دما برای استحکام خمشی به میزان %15/20 افزایش و سختی به میزان %96/15 کاهش یافته بود. کاهش سختی به دلیل سختی پایین فاز فلزی می باشد و افزایش استحکام به دلیل جلوگیری زیرکونیا و کبالت از رشد افراطی دانه های آلومینا رخ داده است.