شماره مدرك :
20563
شماره راهنما :
352 گلپايگان
پديد آورنده :
منتظر، صديقه
عنوان :

اثر افزودن گرافن بر خواص سطحي و مكانيكي كاربيدهاي سمانته از نوع Wc-FeAl

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سراميك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1404
صفحه شمار :
93ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
سرمت , Wc-FeAl , گرافن , تف جئشي پلاسماي جرقه اي (SPS) , خواص مكانيكي , چقرمگي شكست , مقاومت به سايش , مقاومت به اكسيداسيون , ريزساختار
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/07/28
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
دانشكده :
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/07/28
كد ايرانداك :
351
چكيده فارسي :
چكيده اين پژوهش به بررسي اثر افزودن گرافن بر خواص مكانيكي و تريبولوژيكي سرمت‌هاي پايه WC-FeAl توليدشده به روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي (SPS) مي‌پردازد. با توجه به چالش دستيابي هم‌زمان به سختي بالا و چقرمگي شكست مطلوب در سرمت‌ها، به‌ويژه براي كاربرد در ابزارهاي برشي، هدف اصلي اين تحقيق بهينه‌سازي تركيب‌هاي جديدي از سرمت‌ها با عملكرد مكانيكي و حرارتي ارتقاءيافته است. در همين راستا، سه نوع نمونه شامل) WC-Co به‌ عنوان نمونه مرجع)، WC- FeAl و WC-FeAl-G (با افزودني گرافن) تهيه و مورد ارزيابي قرار گرفتند. سختي نمونه‌ها با آزمون ويكرز اندازه‌گيري شد و نتايج نشان داد كه سختي سرمت WC-FeAl-G به ميزان 55/19درصد بيشتر از WC-FeAl و سختي WC-FeAl نيز به ميزان 06/18 درصد بيشتر از نمونه مرجع WC-Co است. بررسي ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آزمون پراش اشعه ايكس (XRD) نشان داد كه افزودن گرافن موجب ريزدانه شدن ساختار و كاهش انحلال فاز كاربيدي در زمينه فلزي شده است. آزمون خمش چهار نقطه‌اي نشان داد كه بيشينه تنش شكست خمشي براي سرمت‌هاي WC-Co، WC-FeAl و WC-FeAl-G به ترتيب 4/392 ، 2/114 و 3/274 مگاپاسكال است. آزمون سايش نيز حاكي از بهبود قابل توجه مقاومت به سايش در نمونه‌هاي حاوي گرافن و پيونده FeAl بود، به‌گونه‌اي كه كاهش وزن به ترتيب 015/0، 002/0 و 001/0 گرم براي WC-Co، WC-FeAl و WC-FeAl-G اندازه‌گيري شد. ارزيابي مقاومت به اكسيداسيون از طريق آزمون اكسيداسيون همدما و آناليز حرارتي DSC-TG انجام گرفت. نتايج نشان داد كه سرمت WC-FeAl داراي بيشترين مقاومت در برابر اكسيداسيون است كه به تشكيل فازهاي كمپلكس پايدار مانند Al₂(WO₄)₃ و FeWO₄ نسبت داده مي‌شود. درصد افزايش وزن در آزمون DSC-TG به‌ترتيب برابر با 41/15 درصد براي WC-Co، 90/12 درصد براي WC-FeAl-G و تنها 02/6 درصد براي WC-FeAl گزارش شد كه نشان‌دهنده بالاتر بودن مقاومت به اكسيداسيون در نمونه حاوي گرافن نسبت به WC-Co است. در مجموع، يافته‌هاي اين تحقيق نشان مي‌دهد كه افزودن گرافن اگرچه باعث اندكي كاهش در مقاومت اكسيداسيون نسبت به WC-FeAl مي‌شود اما همچنان مقاومت اكسيداسيون بالاتري نسبت به سرمت WC-Co وجود دارد. ضمن اين‌كه افزودن گرافن موجب افزايش سختي و مقاومت به سايش مي‌شود. همچنين، بازيابي بخش قابل توجهي از استحكام خمشي از دست رفته در نمونه WC-FeAl با افزودن گرافن، يكي از چالش‌هاي اصلي استفاده از پيونده‌هاي جايگزين به‌جاي كبالت را مرتفع ساخته و چشم‌انداز مثبتي براي توسعه سرمت‌هاي بدون كبالت فراهم مي‌آورد.
چكيده انگليسي :
Abstract This study investigates the effect of graphene addition on the mechanical an‎d tribological properties of WC-FeAl-based cermets produced by the spark plasma sintering (SPS) method. Considering the challenge of simultaneously achieving high hardness an‎d desirable fracture toughness in cermets, especially for use in cutting tools, the main objective of this study is to optimize new combinations of cermets with improved mechanical an‎d thermal performance. In this regard, three types of samples, including WC-Co (as a reference sample), WC-FeAl, an‎d WC-FeAl-G (with graphene addition), were prepared an‎d eva‎luated. The hardness of the samples was measured by the Vickers test, an‎d the results showed that the hardness of WC-FeAl-G cermet is 19.55% higher than WC-FeAl, an‎d the hardness of WC-FeAl is 18.06% higher than the reference WC-Co sample. Microstructure examination using scanning electron microscopy (SEM) an‎d X-ray diffraction (XRD) showed that the addition of graphene resulted in a finer grain structure an‎d reduced dissolution of carbide phase in the metal matrix. The four-point bending test showed that the maximum bending failure stress for WC-Co, WC-FeAl an‎d WC-FeAl-G cermets was 392.4, 114.2, an‎d 274.3 MPa, respectively. The wear test also indicated a significant improvement in the wear resistance of the samples containing graphene an‎d FeAl binder, such that the weight loss was measured to be 0.015, 0.002, an‎d 0.001 g for WC-Co, WC-FeAl, an‎d WC-FeAl-G, respectively. The oxidation resistance was eva‎luated by isothermal oxidation test an‎d DSC-TG thermal analysis. The results showed that WC-FeAl cermet has the highest oxidation resistance, which is attributed to the formation of stable complex phases such as Al₂(WO₄)₃ an‎d FeWO₄. The weight gain present in the DSC-TG test was reported to be 15.41% for WC-Co, 12.90% for WC-FeAl-G, an‎d only 6.02% for WC-FeAl, respectively, indicating that the oxidation resistance of the graphene-containing sample is higher than that of WC-Co. Overall, the findings of this study show that although the addition of graphene causes a slight decrease in oxidation resistance compared to WC-FeAl, it still has higher oxidation resistance than WC-Co cermet. In addition, the addition of graphene increases hardness an‎d wear resistance. Also, the recovery of a significant part of the lost flexural strength in the WC-FeAl sample by adding graphene overcomes one of the main challenges of using alternative binders instead of cobalt an‎d provides a positive outlook for the development of cobalt-free cermets.
استاد راهنما :
مرتضي هادي
استاد داور :
مهدي رفيعائي , محمد خدائي
لينک به اين مدرک :

بازگشت