بررسی رفتار سایشی کامپوزیت های (wc-(feal-b در دماهای بالا

در این پژوهش رفتار سایشی کامپوزیت های wc-feal-b در دماهای بالا بررسی گردیده است. بر این اساس کامپوزیت تجاری(wc-10wt%co (h10f ساخت شرکت سندویک سوئد با کامپوزیت های wc-40vol%co و wc-40vol%feal با مقادیر مختلف بور از صفر تا ppm1000 سنتز شده به روش زینترینگ فاز مایع از نظر خواص مکانیکی و رفتار سایش دما بالا مقایسه شدند. این کامپوزیت ها از نظر فازهای تشکیل دهنده، ریزساختاری، سختی، چقرمگی شکست و رفتار سایشی مورد بررسی قرار گرفتند. آزمون های سایش به روش پین روی دیسک تحت بار 40 نیوتن و طی مسافت 100 متر و در شش دمای محیط، 200، 300، 400، 500 و 600 درجه سانتی گراد انجام شدند. سطوح سایش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) مورد بررسی قرار گرفتند. پراش سنجی اشعه ایکس کامپوزیت های زمینه بین فلزی نشان می دهد که این کامپوزیت ها از اجزای اصلی wc و fe60al40 تشکیل شده اند و نسبت به کامپوزیت های با زمینه کبالت از مقدار کم تری فاز ترد w2c تشکیل شده اند. نتایج سختی اندازه گیری شده از این کامپوزیت ها نشان دهنده سختی بالاتر کامپوزیت های wc-feal-b نسبت به کامپوزیت های wc-co با میزان زمینه مشابه است. نتایج به دست آمده از چقرمگی شکست کامپوزیت ها نشان دهنده بهبود چقرمگی کامپوزیت های زمینه بین فلزی با افزودن بور است. نتایج سایشی به دست آمده مشخص می کند که در بین نمونه ها، کامپوزیت wc-40vol%feal بدون بور کم ترین مقاومت به سایش را دارد که به دلیل تردی بالاتر و عدم پیوستگی مناسب بین زمینه آلومیناید آهن و ذرات کاربید تنگستن می باشد. این رفتار منجر به جدا شدن ذرات تقویت کننده از زمینه می شود. با حضور بور تا ppm 500 در زمینه آلومیناید آهن، رفتار سایشی این کامپوزیت ها بهبود یافت و مکانیزم سایش در این کامپوزیت ها از حالت کندگی به خراشان تغییر پیدا کرد. بور با افزایش میزان چقرمگی این کامپوزیت ها و افزایش قابلیت شکل پذیری آلومیناید آهن و همچنین بهبود حلالیت کاربید تنگستن در آن منجر به بهبود پیوند فصل مشترک زمینه feal و ذرات کاربید تنگستن و بنابراین افزایش مقاومت سایشی این کامپوزیت ها شده است. بررسی سطوح سایش نشان داد که مکانیزم حاکم بر سایش در دمای محیط کامپوزیت های wc-10wt%co تجاری وb-wc-40vol%fealخراشان بوده با افزایش دما تا 300 درجه سانتی گراد، مکانیزم همچنان خراشان بوده اما حالت آن شدیدتر شده است. در دمای 400 درجه سانتی گراد، مکانیزم سایش بیش تر به چسبان تغییر پیدا کرده است. در دمای 500 درجه سانتی گراد به دلیل اکسید شدن اندکی از زمینه مکانیزم چسبان کم تر است. در دمای 600 درجه سانتی گراد مکانیزم اکسیداسیون غالب شده است. کامپوزیت زمینه بین فلزی حاوی ppm500 بور مقاومت سایشی بیش تری (به ویژه در دماهای بالا) نسبت به کامپوزیت wc-10wt%co تجاری که دارای درصد فاز زمینه کم تر است، دارد. حضور بور در این کامپوزیت ها موجب دست یابی به مقاومت سایشی دمای محیط در حد کامپوزیت های تجاری شده است که دلیل آن سختی بالاتر زمینه آلومیناید آهن در مقایسه با کبالت است. بنابراین کامپوزیت های wc-feal-b مقاومت سایشی بالاتری در دمای پایین و رفتار بسیار مناسب تری در دماهای بالا نسبت به کامپوزیت های wc-co تجاری دارا هستند و پتانسیل کاربرد در دماهای بالا را دارند.