نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

• حسین رجایی ¹
• میلاد بهامیریان ²
• ایمان مباشرپور ¹
• محمد ذاکری ³
• محمد فرویزی ⁴

¹ پژوهشگاه مواد و انرژی

² عضو هیات علمی

³ پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

⁴ پژوهشگاه مواد و انرژی- پژوهشکده سرامیک- کرج- ایران

چکیده

هدف از این پژوهش بهبود مقاومت به سایش سرامیک‌های مولایتی به عنوان یکی از مهمترین سرامیک‌های مهندسی از طریق افزودن ذرات کاربید تنگستن است. برای این منظور، کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن بدون وبا افزودن 5، 10 و 15 درصد وزنی ذرات کاربید تنگستن توسط روش تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای تولید شدند. علاوه‌بر این به منظور بررسی اثر دمای تف جوشی بر مقاومت به سایش کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن فرآیند تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای در دماهای °C1300، °C1350، °C1400 و °C1450 به مدت زمان 4 دقیقه و با اعمال فشار 30 مگا پاسکال به انجام رسید. نتایج آزمون پین روی دیسک بیانگر آن است که با افزایش درصد وزنی ذرات کاربید تنگستن و افزایش دمای تف‌جوشی تا °C1400، مقاومت به سایش کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن افزایش یافته است. این در حالی است که افزایش دمای سینتر تا محدوده °C1450 به دلیل افت خواص مکانیکی و تشکیل فاز W2C منجر به کاهش مقاومت به سایش شده است. نتایج آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی بیانگر ایجاد مکانیزم‌های سایش خراشان و لایه‌ای شدن در سطح و مسیر سایش در نمونه‌های مولایتی با و بدون ذرات تقویت کننده کاربید تنگستن است.

کلیدواژه‌ها

• تف جوشی پلاسمای جرقه‌ای
• مولایت
• کاربید تنگستن
• سایش
• کامپوزیت

موضوعات

• کامپوزیت های زمینه سرامیکی

عنوان مقاله [English]

Effect of WC Addition on the Wear Resistance of Mullite-WC Composites Sintered by Spark Plasma Sintering

نویسندگان [English]

• Hosein Rajaei ¹
• Milad Bahamirian ²
• iman mobasherpour ¹
• mohammad Zakeri ³
• mohammad Farvizi ⁴

¹ Materials and Energy Research Center

² Assistant Professor, Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

³ Department of Ceramics, Materials and Energy Research Center (MERC)

⁴ Department of Ceramics, Materials and Energy Research Center (MERC)

چکیده [English]

This study aims to improve the wear resistance of mullite ceramics as one of the most critical engineering ceramics by adding tungsten carbide (WC) particles. For this purpose, mullite-WC composites without and with adding 5, 10, and 15% by weight of WC particles produced by spark plasma sintering (SPS) method. In addition, to investigate the effect of sintering temperature on the wear resistance of mullite-WC composites applied by the SPS process at 1300°C, 1350°C, 1400°C, and 1450°C for 4 minutes with a pressure of 30 MPa. The pin on disk test results indicates that with increasing the weight percentage of WC particles and increasing the sintering temperature up to 1400°C, the wear resistance of mullite-WC composites has increased. However, increasing the sintering temperature to the range of 1450°C due to poor mechanical properties and formation of the W2C phase has led to a decrease in wear resistance. The scanning electron microscopy (FESEM) analysis results indicate the creation of abrasive wear and surface layer structure mechanisms on the surface in mullite ceramics samples with and without WC reinforcing particles.

کلیدواژه‌ها [English]

• Spark plasma sintering
• Mullite
• Tungsten carbide
• Wear
• Composite