10003

9233

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد

1393

چهارده، 123ص.: مصور، جدول، نمودار

ص.ع. به فارسي و انگليسي

مهدي احمديان

مسعود عطاپور

94/2/21

علي شفيعي، حميدرضا سليمي

1396/09/27

كتابنامه

مواد

مهندسي مواد

ID9233

1 چكيده در اين پژوهش رفتار سايشي كامپوزيتهاي WC FeAl B در دماهاي باال بررسي گرديده است بر اين اساس كامپوزيت تجاري WC H10F 10wt Co ساخت شركت سندويك سوئد با كامپوزيتهاي WC 40vol Co و WC 40vol FeAl با مقادير مختلف بور از صفر تا 1111ppm سنتز شده به روش زينترينگ فاز مايع از نظر خواص مكانيكي و رفتار سايش دما باال مقايسه شدند اين كامپوزيتها از نظر فازهاي تشكيل دهنده ريزساختاري سختي چقرمگي شكست و رفتار سايشي مورد بررسي قرار گرفتند آزمونهاي سايش به روش پين روي ديسك تحت بار 14 نيوتن و طي مسافت 111 متر و در شش دماي محيط 112 113 114 115 و 116 درجه سانتيگراد انجام شدند سطوح سايش به وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM و ميكروسكوپ نيروي اتمي AFM مورد بررسي قرار گرفتند پراش سنجي اشعه ايكس كامپوزيتهاي زمينه بين فلزي نشان ميدهد كه اين كامپوزيتها از اجزاي اصلي WC و 04 Fe60Al تشكيل شدهاند و نسبت به كامپوزيتهاي با زمينه كبالت از مقدار كمتري فاز ترد W2C تشكيل شدهاند نتايج سختي اندازهگيري شده از اين كامپوزيتها نشان دهنده سختي باالتر كامپوزيتهاي WC FeAl B نسبت به كامپوزيتهاي WC Co با ميزان زمينه مشابه است نتايج به دست آمده از چقرمگي شكست كامپوزيتها نشان دهنده بهبود چقرمگي كامپوزيتهاي زمينه بين فلزي با افزودن بور است نتايج سايشي به دست آمده مشخص ميكند كه در بين نمونهها كامپوزيت WC 40vol FeAl بدون بور كمترين مقاومت به سايش را دارد كه به دليل تردي باال تر و عدم پيوستگي مناسب بين زمينه آلومينايد آهن و ذرات كاربيد تنگستن ميباشد اين رفتار منجر به جدا شدن ذرات تقويت كننده از زمينه ميشود با حضور بور تا 511 ppm در زمينه آلومينايد آهن رفتار سايشي اين كامپوزيتها بهبود يافت و مكانيزم سايش در اين كامپوزيتها از حالت كندگي به خراشان تغيير پيدا كرد بور با افزايش ميزان چقرمگي اين كامپوزيتها و افزايش قابليت شكل پذيري آلومينايد آهن و همچنين بهبود حالليت كاربيد تنگستن در آن منجر به بهبود پيوند فصل مشترك زمينه FeAl و ذرات كاربيد تنگستن و بنابراين افزايش مقاومت سايشي اين كامپوزيتها شده است بررسي سطوح سايش نشان داد كه مكانيزم حاكم بر سايش در دماي محيط كامپوزيتهاي WC 10wt Co تجاري و WC B 40vol FeAl خراشان بوده با افزايش دما تا 113 درجه سانتيگراد مكانيزم همچنان خراشان بوده اما حالت آن شديدتر شده است در دماي 114 درجه سانتيگراد مكانيزم سايش بيشتر به چسبان تغيير پيدا كرده است در دماي 115 درجه سانتيگراد به دليل اكسيد شدن اندكي از زمينه مكانيزم چسبان كمتر است در دماي 116 درجه سانتيگراد مكانيزم اكسيداسيون غالب شده است كامپوزيت زمينه بين فلزي حاوي 511ppm بور مقاومت سايشي بيش تري به ويژه در دماهاي باال نسبت به كامپوزيت WC 10wt Co تجاري كه داراي درصد فاز زمينه كمتر است دارد حضور بور در اين كامپوزيتها موجب دستيابي به مقاومت سايشي دماي محيط در حد كامپوزيت هاي تجاري شده است كه دليل آن سختي باالتر زمينه آلومينايد آهن در مقايسه با كبالت است بنابراين كامپوزيتهاي WC FeAl B مقاومت سايشي باالتري در دماي پايين و رفتار بسيار مناسبتري در دماهاي باال نسبت به كامپوزيتهاي WC Co تجاري دارا هستند و پتانسيل كاربرد در دماهاي باال را دارند كلمات كليدي كاربيد تنگستن FeAl B سرمت WC Co كامپوزيت WC FeAl B سايش دما باال

124 Comparison of the Wear Behavior of WC FeAl B with WC Co Composites at High Temperatures Mohammad Mottaghi m mottaghi@ma iut ac ir Date of Submission 1 18 2015 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mehdi Ahmadian ahmadian@cc iut ac irAbstractIn this work the wear behavior of WC FeAl B composites was studied at high temperatures Thecommercial WC 10wt Co H10F was compared with WC 40vol Co and WC 40vol FeAlwith different amount of boron from zero to 1000ppm synthesized by liquid phase sintering frompoint of mechanical properties and high temperature wear behavior These composites wereinvestigated from point of phase composition structure hardness fracture toughness and wearbehavior The wear tests were done by pin on disk method under load of 40 N a distance of 100 mand in six temperatures ambient 200 300 400 500 and 6000C Wear surfaces were examined byscanning electron microscopy SEM and atomic force microscopy AFM X ray diffraction fromintermetallic matrix composites showed that these composites are formed from main parts of WCand Fe60Al40 and compared with cobalt matrix composite have lower amount of brittle phase W 2C The results of hardness measured of these composites showed higher hardness of WC FeAl Bcompared with WC Co composites with the same amount of matrix The results that achived fromfracture toughness of composites showed improvement of toughness of intermetallic matrixcomposites with addition of boron The wear results showed that among samples the WC 40vol FeAl without boron has the lowest wear resistance due to higher brittleness This behaviorleads to the separation of the reinforcer particles from matrix In the presence of boron up to 500ppm in iron aluminide matrix the wear behavior of these composites improved and the wearmechanism changed in to abrasive state Boron with enhancement toughness of composites andplasticity of iron aluminide leads to better link on the interface of FeAl matrix and tungstencarbide particles thus increase the wear resistance of these composites Investigation of the wearsurfaces showed that the wear mechanism of commercial WC 10wt Co and WC 40vol FeAl B isabrasive with increase in temperature until 3000C mechanism stays abrasive but it s state is moresever In 4000C the wear mechanism change to adhesive more In 5000C the wear mechanism isless adhesive due to slightly oxidation of matrix In 6000C the oxidation mechanism is dominant Intermetallic matrix composite include of 500ppm boron has higher wear resistance specially athigh temperature compared with commercial WC 10wt Co although has lower matrix percent The presence of boron in these composites resulted in the acquisition of wear resistance at ambienttemperature close to commercial WC 10wt Co that is due to the higher hardness of ironaluminide compared to cobalt Therefore WC FeAl B composites have higher wear resistance atlow temperature and better behavior at high temperatures than WC Co Keywords Tungsten carbide FeAl B WC Co cermet WC FeAl B composite High temperaturewear

مهدي احمديان

مسعود عطاپور

علي شفيعي، حميدرضا سليمي