تاثیر افزودن پودر آلومیناید آهن نانو ساختار بر خواص مکانیکی کامپوزیت کاربید تنگستن تولید شده به روش سینترینگ پلاسمای جرقه‌ای

Abstract

در این تحقیق از پودر آلومیناید آهن سنتز شده به روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات آنیل برای تولید کامپوزیت کاربید تنگستن- آلومیناید آهن استفاده شد. مخلوط پودرهای کاربید تنگستن و آلومیناید آهن با ترکیب WC-25vol% FeAl به روش سینترینگ پلاسمای جرقه‌ای در دمای ℃ 1150 سنتز شد. سختی، تافنس شکست و رفتار سایشی نمونه تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج آن با نمونه کاربید تنگستن- کبالت تجاری مقایسه شد. بررسی ساختاری از مخلوط پودری نشان داد که ذرات آلومیناید آهن و ذرات کاربید تنگستن به صورت کاملاً همگن در همدیگر پخش شده‌اند که دلیل آن وجود ذرات آلومیناید آهن با اندازه ذره در محدوده 50 تا 800 نانومتر بوده است. در شرایط سینترینگ، وجود ذرات فاز زمینه آلومیناید آهن با اندازه نانو توانایی نفوذ سریع بین ذرات کاربیدی و همچنین پر کردن فضاهای خالی بین ذرات بزرگتر را داشته و منجر به تشکیل ساختار کاملاً همگن با چگالی تقریباً برابر با چگالی تئوری شده است. سختی و تافنس شکست نمونه کاربید تنگستن- آلومیناید آهن تولیدی به‌ترتیب برابر با GPa 17.90 و MPa√m 9.1 به‌دست آمده است که نسبت به نمونه کاربید تنگستن- کبالت دارای سختی بالاتر (GPa 15.70) و تافنس شکست به‌میزان جزئی پایین‌تر است. نتایج آزمون سایش نشان داد که با افزایش دمای آزمون از دمای اتاق به ℃500، نرخ سایش ویژه برای هر دو نمونه افزایش یافته است. همچنین نمونه کاربید تنگستن- آلومیناید آهن نسبت به نمونه کاربید تنگستن- کبالت در دو شرایط دمای اتاق و دمای ℃ 500 مقاومت به سایش بالاتری از خود نشان داد.