تولید و مشخصه یابی سرمت نانوساختار wc-(fe,co) از مواد اولیه فعالسازی شده

کاربیدهای سمانته به گروه مواد سخت، مقاوم به سایش و دیرگداز تعلق دارند که در آن ذرات سخت کاربید به وسیله یک بایندر فلزی به یکدیگر متصل شده و به روش متالورژی پودر تولید می شوند. کاربیدهای سمانته کاربردهای گسترده ای اعم از برش فلزات، معدن کاری، سوراخکاری صخره ها و برش سنگ، شکل دهی فلزات بکار گرفته دارند. اگرچه سرمت های کاربید تنگستن- کبالت مهم ترین نوع تجاری کاربیدهای سمانته کاربید تنگستن هستند اما دارای معایب و محدودیت هایی هستند که زمینه تحقیقات بسیاری را فراهم آورده است. بیشتر تحقیقات در دو راستای جایگزین کردن کبالت به طور کامل یا جزئی با یک بایندر دیگر، جایگزین کردن کاربیدتنگستن به وسیله فاز کاربیدی سخت تر و ریز دانه کردن فاز کاربیدی، جهت گیری شده است. در این تحقیق، از فرایندهای آسیاکاری و تف-جوشی فاز مایع جهت تولید نانوکامپوزیت wc-20wt.%(fe,co) استفاده شد و تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برخی از پارامترهای موثر در خواص کاربیدهای سمانته مانند زمان آسیاکاری، تغییر نسبت آهن به کبالت، تغییر دمای تف جوشی و اثر افزودن کربن اضافی به منظور حذف فاز اتا، مورد ارزیابی قرار گرفت. از آزمون های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، سختی سنجی، سنجش و تعیین استحکام گسیختگی عرضی و چقرمگی شکست جهت مشخصه یابی نمونه ها، استفاده شد. نتایج نشان داد که سنتز پودر نانوکامپوزیت wc-20 wt.% (fe,co) با نسبت های آهن به کبالت 2به8، 1به1 و 7به3، به روش آسیاکاری پس از 25 ساعت آسیاکاری، با اندازه دانه کریستالی کمتر از 30 نانومتر و اندازه ذرات کمتر از 300 نانومتر، ترشوندگی مناسب و توزیع همگن کاربید تنگستن در بایندر محلول جامد(fe,co) امکان پذیر است. با افزایش زمان آسیاکاری در هر ترکیب شیمیایی، چگالی نسبی حاصل پس از تف جوشی، افزایش یافته و ذرات کاربید تنگستن از توزیع یکنواختی برخوردارند. چگالی نسبی در نمونه با نسبت آهن به کبالت برابر، پس از 25 ساعت آسیاکاری و تف جوشی کردن در دمای 1350 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت، به مقدار 2/98 درصد رسید. قطعه تولیدی از پودر نانوکامپوزیت تولید شده به روش آلیاژسازی، پس از پرس کردن و تف جوشی در دمای 1350 درجه سانتی گراد، نانوساختار بوده و اندازه دانه کریستالی کاربید تنگستن در نمونه ها، کمتر از 65 نانومتر است. با افزایش زمان آسیاکاری، سختی نمونه ها پس از تف جوشی افزایش یافته و در نمونه با نسبت آهن به کبالت برابر، به 1241 ویکرز می رسد و همچنین تغییرات سختی کاهش می یابد. استحکام گسیختگی عرضی و چقرمگی شکست نمونه ها با افزایش زمان آسیاکاری، کاهش می یابد. مشخصه یابی نانوکامپوزیت wc-20 wt.% (fe,co) با درصدهای مختلف آهن و کبالت نشان داد، نمونه با نسبت آهن به کبالت برابر، دارای بیشینه مقادیر چگالی نسبی، سختی، استحکام گسیختگی عرضی و چقرمگی شکست به ترتیب معادل %2/98، hv301241، mpa6/2079 و mpa?m 7/21 و مشخصات بهینه ریزساختاری است. پس از تف جوشی نانوکامپوزیت های تولیدی ، فاز ناخواسته اتا ایجاد شد که این فاز با افزودن کربن به مواد اولیه آلیاژسازی حذف گردید. سختی و چقرمگی شکست نمونه بهینه پس از حذف فاز اتا به ترتیب معادل hv301357 و mpa?m 9/24 است.