english FLORENTINA MARILENA CLICINSCHI, CRISTINA ANTONELA BANCIU, DORINEL TĂLPEANU, MAGDALENA VALENTINA LUNGU, CRISTINA CORNELIA COSTEA, GABRIELA BEATRICE SBÂRCEA, DELIA PĂTROI, VIRGIL EMANUEL MARINESCU
Rezumat
Scopul acestei cercetări a fost acela de a obține materiale ceramice compozite ce au la bază o matrice de carbură de siliciu (SiC) modificată cu aditivi de sinterizare (Al2O3 şi Y2O3) și ranforsată cu 1% sau 5% procente masice fibre de carbon măcinate (Cf) utilizând tehnica sinterizării în plasmă cu scânteie (SPS). Procesarea prin SPS a fost efectuată în vid, la o presiune aplicată axial de 50 MPa şi o temperatură de sinterizare de 1850°C, cu un timp de staţionare de 10 minute. Caracteristicile structurale şi morfologice ale compozitelor pe bază de carbură de siliciu au fost examinate utilizând difracţia de raze X (XRD) şi microscopia electronică de scanare (SEM). Proprietăţile fizice şi mecanice, inclusiv densitatea aparentă, porozitatea aparentă, duritatea Vickers, modulul de elasticitate, coeficientul de frecare şi rata specifică de uzură, au fost evaluate pentru toate probele sinterizate. Analiza XRD a indicat predominanţa fazei β-SiC în materialele compozite obţinute. Rezultatele au arătat că toate probele sinterizate la 1850°C au atins densităţi aparente peste 3 g/cm3 şi porozităţi aparente sub 1,72%, corespunzând unui grad de densificare de minimum 98,28%. În plus, toate probele analizate au prezentat valori ale durităţii Vickers care depăşesc 1568 HV, modul de elasticitate în intervalul 240–299 GPa şi un coefficient mediu de frecare între 0,41 şi 0,93 în condiţii uscate de alunecare.
Cuvinte cheie
sinterizare în plasmă cu scânteie, β-SiC, fibre de carbon, compozite ceramice, proprietăți mecanice și tribologice
LONGHAI YE
Rezumat
Tensile behavior of Two-dimensional carbon fiber reinforced silicon carbide composite （2D-C/SiC） composites was also studied systematically under quasi-static and high strain rate conditions at temperatures of 20, -70, -150 ℃ to the liquid nitrogen temperature ( -196 ℃). Mechanical loading was performed on a universal testing system with low strain rates and a split Hopkinson tensile bar system with dynamic regimes, with strain rates between 10−3 and 300 s−1. In all test conditions, the material showed a clear nonlinear stress-strain behavior before failure, which is indicative of its pseudo-plastic deformation behavior. Cooling and loading rate were both found to enhance strength. Tensile resistance was observed to rise significantly as the environment changed to cryogenic temperatures. An analogous strengthening behavior was noted as strain rate increased, which is rate-dependent mechanical behavior. Fractographic analysis also helped to understand the mechanisms of damage. In the quasi-static loading, strong fiber pull-out characteristics were observed, indicating progressive interfacial debonding before ultimate failure. Conversely, specimens with dynamic loading exhibited significantly shorter pull-out lengths, suggesting a higher interfacial constraint and more sudden fracture mechanisms. At low temperatures, fracture surfaces appeared irregular and rugged. Instead of massive bundle extraction, localized fiber cluster pull-out with comparatively smooth fracture traces on the extracted clusters dominated failure.
Cuvinte cheie
2D-C/SiC, composite material, low temperature, dynamic tensile