بررسي اثر افزودن نانو ذرات كاربيد تيتانيوم بر ريز ساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت هاي WC-Co تهيه شده با روش SPS

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق، كاربيد هاي سمانته (94 - x) wt% WC – xwt% TiC – 6wt%Co با استفاده از روش اسپارك پلاسما زينترينگ در سه دماي 1200℃، 1300℃ و 1400℃ و مدت زمان ماندگاري در دماي تف جوشي 5 و 10 دقيقه ساخته شدند. در ابتدا پودر هاي اوليه با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FE-SEM) و پراش پرتو ايكس (XRD) و پراكندگي ديناميك نور ليزر مورد بررسي قرار گرفتند سپس تاثير مقدارِ نانو ذراتِ كاربيد تيتانيوم و دماي تف جوشي، بر ريز ساختار و سختي و دانسيته و سطح شكست اين بدنه ها مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان مي دهد افزودن نانو ذرات كاربيد تيتانيوم از 1 تا 3 درصد وزني، مي تواند منجر به كاهش ميانگين اندازه دانه مونو كاربيد تنگستن شود در دماي 1300℃ و1400℃ براي نمونه هايي كه در آن ها از نانو ذرات كاربيد تيتانيوم استفاده نشد ميانگين اندازه دانه كاربيد تنگستن به ترتيب 0/95µm و1/02µm به دست آورده شد كه با افزودن نانو ذرات كاربيد تيتانيوم اين عدد به ترتيب به 0/38µm و 0/75µm كاهش يافت. نتايج آناليز فازي نيز نشان مي دهد افزودن كاربيد تيتانيوم تا سه درصد وزني باعث مي شود كه علاوه بر وجود فازهاي مونوكاربيد تنگستن(WC)، كبالت(Co) با ساختار مكعبي با وجوه مركز دار و كاربيد تيتانيوم(TiC) مكعبي، فاز هاي جديد ديگري نيز در اين نوع از كاربيد هاي سمانته به وجود آيد. كه يكي از مهم ترين اين فاز ها، محلول جامد ايجاد شده ناشي از انحلال ذرات كاربيد تنگستن دركاربيد تيتانيوم مي باشد. با افزودن نانو ذرات تيتانيوم كاربيد عدد سختي از 1679/985 HV به 2280/37 HV در اين نوع از بدنه ها افزايش يافت كه علت آن ايجاد محلول جامد تيتانيوم تنگستن كاربيد با تركيب Ti3/3W6/7C7 بين ذرات كاربيد تنگستن و كاربيد تيتانيوم، با سختي به مراتب بيشتر از هر يك از فاز هاي كاربيد تنگستن و كاربيد تيتانيوم و همچنين ممانعت از رشد غير نرمال كاربيد تنگستن مي باشد. نتايج دانسيته قطعات نشان مي دهد كه با افزايش مقاديركاربيد تيتانيوم در بدنه هاي كاربيد تنگستن – كبالت مقدار دانسيته از 14/99 g/cm3 تا 14/23 g/cm3 براي نمونه هاي تف جوشي شده در دماي 1300℃ و از 14/81 g/cm3 تا 14/20 g/cm3 براي نمونه هاي تف جوشي شده در دماي 1400℃ كاهش مي يابد. بررسي سطح شكست نمونه هاي با درصد هاي مختلف از كاربيد تيتانيوم نيز نشان مي دهد كه سطح مقطع شكست اين مواد نيز از نوع شكست ترد مي باشد همچنين شكست از نوع ميان دانه اي و مرزدانه اي نيز در سطح مقطع شكست مشاهده مي شود اما به وضوح ديده مي شود كه درصد شكست از نوع مرز دانه اي به مراتب از درصد شكستِ ميان دانه اي بيشتر است.

193899

دانشگاه علم و صنعت ايران

سراميك

دكتر سيدمحمد ميركاظمي - دكتر سيد محمد زهرايي