رفتار پودر کاربید تنگستن در فرایند تف جوشی پلاسمای جرقه ای

Spark plasma sintering behavior of nanocrystalline WC/10Co cemented carbide powders

چکیده

میکروساختار و خواص مکانیکی پودر کاربید تنگستن ایجاد شده به روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای (SPS) مورد بررسی قرار گرفت. پودر اولیه نانوکریستالی به روش اسپری از محلول حاوی آمونیا- متا تنگستات و نیترات کبالت به دست آمد و سپس در اثر احیا و کربونیزاسیون طی یک فرایند مکانیکی- شیمیایی، به پودر کامپوزیت WC/Co تبدیل شد. ذرات WC با قطر ۱۰۰ نانومتر به طور یکنواخت و همگن با بایندر کبالت مخلوط شدند. پودر نانوکریستالی WC-10Co با استفاده از روش SPS در محدوده دماییC ̊ ۹۰۰-۱۱۰۰ و تحت بار اعمالی ۵۰ یا ۱۰۰ مگاپاسکال، فشرده شد.

شرایط بهینه فشرده سازی مانند دما و فشار، با آنالیز تغییرات ابعادی پودر فشرده شده در حین فرایند SPS تعیین گردید. سختی و چقرمگی شکست کاربید سمانته WC-10Co با استفاده از دستگاه فرورونده ویکرز مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار عناصر حل شونده در فاز بایندر Co کاربید سمانته WC-10Co با اندازه گیری گشتاور مغناطیسی اشباع مشخص شد. نتایج نشان دادند که سختی کاربید سمانته به چگالی و اندازه دانه WC بستگی دارد. چقرمگی شکست کاربید سمانته نیز با افزایش گشتاور مغناطیسی اشباع، بیشتر و با تشکیل فاز مذاب Co در حین تف جوشی، کاهش می یابد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Microstructure and mechanical properties of WC/10Co cemented carbides fabricated by spark plasma sintering (SPS) process were investigated. Nanocrystalline precursor powders were prepared by spray drying process from solution containing ammonia meta-tungstate and cobalt nitrate, and followed by reduction and carbonization into nanocrystalline WC/Co composite powders by a mechano-chemical process. The WC particles of about 100 nm in diameter were mixed homogeneously with Co binder. The nanocrystalline WC/10Co powders were consolidated by SPS process at temperature ranged 900/1100 8C and under a pressure of 50 or 100 MPa, respectively.

Optimum consolidation conditions, such as temperature and pressure, were determined by analysing the dimensional changes of powder compact during SPS process. Hardness and fracture toughness of consolidated WC/10Co cemented carbide were measured by using a Vicker’s indentation test. The solute content within the Co binder phase of WC/10Co cemented carbide was evaluated by measuring the saturated magnetic moment. It is found that the hardness of cemented carbide was dependent on the density and grain size of WC. The fracture toughness of cemented carbides increased with increasing the saturated magnetic moment, while decreased rapidly when the liquid Co phase was formed during sintering.