1بوریدها، کاربیدها و نیتریدهای سرامیکی با داشتن نقطه ذوب بالا، مقاومت نسبتاً خوب در برابر اکسیداسیون و محیط های خورنده مورد توجه بسیاری از محققان در صنعت های مختلف دما بالا هستند که این خانواده از مواد به سرامیک های فوق دما بالا[1] (UHTC) شناخته می شوند. همه UHTC ها پیوند بسیار قوی دارند که به آنها پایداری ساختاری در دماهای بالارا  می دهد و در بین آنها ترکیبات دیبورایدی بالاترین درجه مقاومت در برابر اکسیداسیون را ارائه می دهند که در مقایسه با کاربیدها و نیتریدها، دی بوریدها دارای رسانایی حرارتی بالایی هستند و مقاومت آنها در برابر شوک حرارتی افزایش می دهد. مطالعات بیشتر برروی دیبورایدی ها بخصوص دی بوراید زیرکونیوم(ZrB2) به عنوان امیدوار کننده ترین کاندید برای استفاده در کاربردهای دمای بالا انتخاب شد. در مقاله مروری حاضر به خواص مکانیکی و حرارتی آنها به خصوص ZrB2  پرداخته می شود و همچنین اثر افزودنی مانند SiC برای بهبود خواص مکانیکی یا حرارتی و/یا بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون در محیط های شدید در دماهای بالاتر از 2000 درجه سانتیگراد متمرکز شده است.   [1] . Ultra High Temperature Ceramics

قسمت های محافظت کننده خارجی TPS[1] انواع ادوات فوق صوت باید قادر باشند که دماهای بالای ° C 2000، جریان گرمایی بالا، شوک حرارتی بالا و تنش های مکانیکی زیادی را تحمل کنند. در این مقاله ابتدا به معرفی مواد با کاربرد های هوافضایی و مزایا و معایب هر یک به صورت کلی پرداخته می-شود. پس از انتخاب کامپوزیت های بر پایه سرامیک های فوق دما بالا[2] (UHTCs) به عنوان یک دسته از مواد که دارای پتانسیل بالا برای به کارگیری در کاربرد های هوا فضایی هستند، مزایا و محدودیت های استفاده از این مواد ذکر می-شوند. راهکار هایی که پژوهشگران در این بخش برای ارتقای خواص استحکام، مقاومت به فرسایش و مقاومت به شوک حرارتی کامپوزیت های بر پایه سرامیک ها ارائه داده اند مورد بررسی قرار می گیرد. مزیت این دسته از سرامیک ها، مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و فرسایش در دمای بالا است که مکانیزم این عمل شرح داده می شود. در نهایت با متمرکز شدن بر روی خواص و ظرفیت کامپوزیت های بر پایه کاربید زیرکنیوم که با الیاف کربنی تقویت شده اند، روش های مختلف تولیدشان تشریح می گردد. هدف از این پژوهش شناسایی ترکیب و روش تولید بهینه برای تولید کامپوزیت مناسب جهت کاربرد یاد شده می باشد.

1در تحقیق حاضر تاثیر الیاف کوتاه کربن بر سینترپذیری، چقرمگی شکست، مقاومت به اکسیداسیون نانو کامپوزیت ZrB2-SiC-ZrC (ZSZ) تهیه شده به روش سینتر بدون فشار (PLS) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، هفت نانو کامپوزیت ZrB2-ZrC-SiC به همراه 4 درصد حجمی کاربید بور به منظور بهبود سینتر پذیری و با درصد حجمی الیاف کربن 0، 2/5، 5، 7/5، 10، 12/5و 15 به روش PLS سینتر شدند. فرآیند سینتر در دمای ℃ 2100   ، زمان 1 ساعت با نرخ گرم کردن تقریبی 10 درجه سانتی گراد بر دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد الیاف کربن، چگالی نسبی نمونه ها کاهش یافته و درصد تخلخل های باز افزایش می یابد. افزایش درصد الیاف کربن در مقادیر بررسی شده در این تحقیق، سبب کاهش سختی و بهبود چقرمگی شکست نانو کامپوزیت ZrB2-SiC-ZrC می شود. با افزودن الیاف کربن، چقرمگی شکست به مرز Mpa.m1/2  7 در نمونه سینتر شده در دمای ℃ 2100 با ترکیب حاوی 7/5 درصد الیاف کربن می رسد. رفتاراکسیداسیون نانو کامپوزیت ها به وسیله ی آزمون شعله اکسی استیلن سنجیده شد. نتایج نشان داد که نمونه ی بدون الیاف کربن (ZSZ) با افزایش جرم بعد از آزمون شعله اکسی استیلن دارای ساختاری کاملا متراکم و بدون تخلخل است و مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارد. همچنین از بین نمونه های داری الیاف کربن، نمونه ی با 2/5 درصد الیاف کربن (ZSZ2/5C) مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارد. علاوه بر این، با افزایش درصد الیاف کربن بعد از آزمون شعله اکسی استیلن کاهش جرم در سایر نمونه ها ایجاد می شود.

تف جوشی ZrB2 به دلیل ماهیت کووالانسی و دمای تف جوشی بالا با چالش مواجه است. بررسی تحقیقات قبلی نشان داد، حضور حداکثر 20 درصد حجمی SiC در میان افزودنی های پیشنهادشده، موجب بهبود فرایند تف جوشی و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه ZrB2 شده است. هدف پژوهش، ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت سرامیکی فوق دما بالا پایه ZrB2-20 vol% SiC به روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای با روش چندمرحله ای در دماهای مختلف و بررسی اثر آن بر رفتار افزودنی TiC و خواص مکانیکی کامپوزیت است. لذا اثر دما بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی از دمای 1600 تا 1900 درجه سانتی گراد و فشار 30 مگاپاسکال و افزودنی 10 درصد حجمی TiC بررسی شد. افزودن TiC تا 10 درصد حجمی به کامپوزیتZrB2-20 vol% SiC و تف جوشی آن تحت دمای 1800 درجه سانتی گراد و زمان ماند پنج دقیقه، به دلیل تشکیل محلول جامد (Zr, Ti)B2 و (Ti, Zr)C در زمینه و واکنش با اکسیدهای سطحی پودر ZrB2 نظیر ZrO2 و B2O3 منجر به افزایش 15 درصدی چگالی نسبی و بهبود خواص مکانیکی شامل سختی (14 درصد)، مدول الاستیک (12 درصد)، استحکام شکست (20 درصد) و چقرمگی شکست (8 درصد) شد؛ مقایسه نتایج این پژوهش نسبت به تحقیقات قبل نشان داد استفاده از تف جوشی پلاسمای جرقه ای با روش چندمرحله ای به جای تف جوشی پلاسمای جرقه ای تک مرحله ای موجب کاهش دما و زمان ماند جهت رسیدن به تراکم بالای 99 درصد شد. همچنین نتایج نشان داد افزایش بیشینه دمای تف جوشی به 1900 درجه سانتی گراد در کامپوزیت ZrB2-20 vol% SiC – 10 vol% TiC موجب رشد افراطی دانه و کاهش جزئی چگالی نسبی به مقدار یک درصد می شود.

1در پژوهش حاضر، کامپوزیت سرامیکی B2(Zr1-2xHfxTix)، به روش تفجوشی درجا با  پلاسمای جرقه ای ( ( RSPS برای دو میزان مختلف B4C یکی استوکیومتریک و دیگری با افزایش 1/1 برابر در دمای 2000 درجه سانتی گراد به مدت 10 دقیقه و ریزساختار، چگالی و سختی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور مقادیر اضافی B4C (افزایش 1/1 برابر) سبب پیشرفت بیش تر واکنش پودرهای اکسیدی با عوامل احیاکننده و سنتز B2(Zr1-2xHfxTix)، شده است. میزان کرنش ایجاد شده در نمونه استوکیومتریک، برابر 0/24 و در نمونه با افزایش 1/1 B4C ، برابر  0/44 به دست آمد که کرنش بیشتر ایجاد شده در نمونه با افزایش 1/1 B4C   بیانگر تشکیل میزان محلول جامد B2(Zr1-2xHfxTix)، در این نمونه نسبت به نمونه استوکیومتریک می باشد. مشخص شد که در نمونه با مقادیر اضافی B4C ، چگالی نسبی 87/1% و سختی ( 10/6 گیگاپاسکال) بالاتری نسبت به نمونه استوکیومتریک با چگالی نسبی 82/3% و سختی برابر 9/4 گیگاپاسکال به دست می آید.

سرامیک های فوق دما بالا به دلیل ویژگی های منحصر به فرد، پتانسیل کافی برای کاربرد های هوافضایی، نظامی و صنعتی را دارند. یکی از این سرامیک ها کامپوزیت ZrB2-SiC است که با توجه به خواص مکانیکی، حرارتی و مقاومت به اکسیداسیون عالی مورد توجه واقع شده و تحقیقات بسیاری روی آن صورت گرفته است. در این تحقیق، اثر افزودن ZrC بر رفتار تف جوشی بدون فشار، خواص مکانیکی، ریزساختاری و حرارتی نانوکامپوزیت ZrB2-SiC مطالعه شد. در این تحقیق از پودرهای ZrB2 و ZrC در مقیاس میکرون و پودر SiC در مقیاس نانو استفاده شد. نانوکامپوزیت های ZrB2-20vol% SiC با افزودن 3، 6، 9، 12 و 15 درصد حجمی ZrC، به روش بدون فشار و در دمای 2100 درجه سانتی گراد تف جوشی شدند. نتایج نشان داد، افزودن ZrC موجب بهبود چگالی نسبی، سختی و چقرمگی شکست نانوکامپوزیت ZrB2-20vol% SiC می شود. بهینه خواص در نمونه حاوی 12 درصد حجمی ZrC به دست آمد و چگالی نسبی، سختی و چقرمگی شکست این نمونه به ترتیب 99/01 درصد، 16/95 گیگاپاسکال و 5/43 مگاپاسکال بر جذر متر گزارش شد. تجزیه حرارتی نمونه ها نشان داد افزودن ZrC موجب کاهش نفوذ حرارتی این نانوکامپوزیت شده است، به طوری که بالاترین میزان نفوذ حرارتی دمای محیط برای نمونه فاقد ZrC با مقدار 35/3 میلی متر مربع بر ثانیه گزارش شد.

1سازه­ های مورد استفاده در صنایع نظامی و هوافضا نیازمند خواصی نظیر نقاط ذوب، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر فرسایش/اکسایش بالا بوده که کامپوزیت­ های ZrB2-ZrC-SiC به دلیل خواص فیزیکی، مکانیکی و اکسیداسیون پیشتاز آن­ها گزینه مناسبی برای حفاظت از سازه­ های ورود مجدد به جو و مافوق صوت هستند. نقطه قوت این تحقیق استفاده از SiC در ابعاد نانو بوده که میزان افزودن آن بر خواص فیزیکی، مکانیکی و مقاومت به اکسیداسیون نانوکامپوزیت ZrB2-ZrC-SiC مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور در پژوهش انجام شده از نانو ذرات SiC به عنوان تقویت کننده با مقادیر 0، 5، 10، 15و 20 درصد وزنی به زمینه ZrB2 ‒10 Wt% ZrC افزوده شده و به روش PLS سینتر شدند. همچنین از B4C به عنوان کمک سینتر به مقدار 3 درصد وزنی استفاده شد. فرآیند سینتر در دمای ℃ 2100، زمان 1 ساعت با نرخ گرم کردن تقریبی 10 درجه سانتی ­گراد بر دقیقه انجام شد.  نتایج حاصل حاکی از آن است که با افزودن 5 درصد وزنی SiC در ابعاد نانو، دانسیته نسبی به بیشترین مقدار خود (98.5 درصد) می ­رسد. همچنین با افزودن همین مقدار SiC نانو، سختی نمونه­ ها به  Gpa 13/8 می­ رسد. با بررسی میزان اکسیداسیون نمونه­ ها ثابت شد که نمونه حاوی 5 درصد وزنی SiC نانو بیشترین مقاومت به اکسیداسیون را دارا است. نرخ فرسایش جرمی در نمونه حاوی 5 درصد وزنی SiC نانو برابر با  mg/s0/18 است. با این حال افزایش میزان SiC نانو باعث کاهش چقرمگی شده بطوریکه بیشترین چقرمگی مربوط به نمونه ­ای فاقد SiC است.

سابقه و هدف: اپاسیتی سرامیک های دندانی، نقش مهمی در ظاهر نهایی رستوریشن های تمام سرامیک دارد. قابلیت پوشانندگی سرامیک های زیرکونیا با ترنسلوسنسی بسیار بالا به خوبی مشخص نشده است. هدف از مطالعه حاضر بررسی اپاسیتی دو نوع زیرکونیای با ترنسلوسنسی بسیار بالا (zolid fx, و DD cubeX2) و گلاس سرامیک لیتیوم دی سیلیکات (IPS e. max CAD LT) بود. مواد و روش ها: در این مطالعه تجربی، 30 عدد دیسک سرامیکی با ضخامت mm1و قطرmm 10 در دو گروه زیرکونیای با ترنسلوسنسی بسیار بالا (zolid fx وDD Cubex2) و یک گروه گلاس سرامیک لیتیوم دی سیلیکات (IPS e. max CAD LT) به روش CAD-CAM تهیه شد(n=10). جهت تعیین نسبت کنتراست (CR)، مقادیرY هر نمونه بر روی زمینه سیاه و سفید توسط اسپکتروفتومتر اندازه گیری شد. داده ها با آزمون های One way ANOVA وTukey post hoc تحلیل شدند. سطح معنی داری 05/0 در نظر گرفته شد. یافته ها: میانگین CRدر سه گروه IPS e. max CAD LT، zolid fx و DD Cubex2 به ترتیب 0/002 ±,0/97، 0/004 ±,0/96، 0/005 ±,0/96بود. میان این مقادیر در هر سه گروه تفاوت معنی دار وجود نداشت. (0/2=P) نتیجه گیری: به نظر می رسد با توجه به محدودیت های مطالعه حاضر، میزان اپاسیتی هر سه نوع سرامیک مشابه باشند.

در این مقاله، یک روش ساده و کارآمد برای گرم کردن پلاسمای فوق چگال معرفی می شود. حضور برخورد در پلاسما، منجر به کاهش میزان انتقال انرژی موج فرودی از پلاسما می شود. در یک پلاسمای اتلافی به واسطه حضور برخورد ضریب دی الکتریک مختلط خواهد شد که قسمت موهومی آن نشان دهنده حضور برخورد است. موادی با ضریب دی الکتریک مختلط مانند سرامیک ها به راحتی به وسیله امواج میکرو گرم می شوند. در این مقاله نشان خواهیم داد که می توان یک پلاسمای فوق چگال اتلافی که عبور نور از آن به واسطه برانگیختگی امواج سطحی است را به این روش گرم کرد موج میکرو همچنین نشان می دهیم که اتلاف انرژی به واسطه برخورد عامل افزایش دما خواهد شد.