تاثیر عملیات حرارتی آنیل چند مرحله ای بر فصل مشترک ذرات تنگستن با زمینه در آلیاژ سنگین تنگستن

آلیاژهای سنگین تنگستن با استفاده از تف‌جوشی فاز مایع برای استفاده در وزنه های تعادل، محافظ های تشعشع و پرتابه‌های ضدزره ساخته می‌شوند. تغییر در هر کدام از متغیر‌های ساخت این آلیاژها تاثیر قابل ملاحظه ای بر رفتار مکانیکی این آلیاژها دارد. هدف از پژوهش حاضر تاثیر عملیات حرارتی آنیل چند مرحله‌ای بر استحکام فصل مشترک ذرات تنگستن با زمینه در آلیاژ فوق است. آلیاژ تنگستن با ترکیب شیمیایی fe1.95-ni4.5-w93.5 (درصد وزنی) ابتدا در قالب پلاستیکی فشرده سازی (ایزواستاتیک سرد) شد و پس از فرایند تف‌جوشی فاز مایع در دمای °c 1480، دو سیکل عملیات حرارتی آنیل بر روی نمونه‌ها انجام شد. به منظور بررسی ویژگی‌های مکانیکی از آزمون کشش و سختی استفاده شد. همچنین ریز ساختار و سطح شکست (حاصل از آزمون کشش) این نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان می‌دهد به دلیل تنش‌های حرارتی در هنگام سرمایش و گرمایش در حین انجام عملیات حرارتی آنیل چند مرحله‌ای فاز زمینه به فصل مشترک ذرات تنگستن نفوذ کرده و باعث کاهش میزان مجاورت (از 0.44 به 0.31) این ذرات شده است. همچنین انجام عملیات حرارتی آنیل چند مرحله‌ای سبب کاهش ناخالصی‌ها در فصل مشترک ذرات تنگستن با زمینه شده و این امر سبب افزایش استحکام نهایی (از 842 مگاپاسکال به 960 مگاپاسکال) شده است. مقایسه تصاویر شکست‌نگاری نمونه اولیه با نمونه‌های آنیل چند مرحله‌ای بیان‌گر تغییر حالت شکست از کسختگی در محل اتصال ذرات تنگستن و زمینه به شکست در فاز زمینه می باشد.

effect of cyclic annealing heat treatment on tungsten particles and matrix interface in heavy tungsten alloy

heavy tungsten alloys are made by liquid phase sintering for application in protective weights, radiation shields, and anti-missiles. the change in each of the production parameters of these alloys affects the mechanical behavior of these alloys. the aim of this research is to assess the effect of annealing heat treatment cyclic on the bonding strength of tungsten particles with the matrix. tungsten alloy with a chemical composition of 93.5w-5.4ni-1.95fe (in wt.%) is first compressed in a plastic mold (cold isostatic) following by liquid phase sintering at 1480 °c and two cycles of annealing heat treatment. in order to study the mechanical properties, tensile and hardness tests are used. also, the microstructures and fracture surfaces (after tensile test) of the samples are examined using optical and scanning electron microscopes. the obtained results show that due to the thermal stresses during cooling and heating through the cyclic annealing heat treatment, the matrix phase is penetrated into the interface of tungsten particles which causes a decrease in the contiguity (from 0.44 to 0.31). also, the cyclic annealing heat treatment reduces the impurities in the interface between tungsten particles and the matrix, resulting in an increase in strength (from 842 mpa to 960 mpa). comparison of fracture surfaces of samples with annealing cyclic shows the change of brittle fracture mechanism to soft fracture. keywords: heavy tungsten alloys; sintering; heat treatment; particles/matrix interface; contiguity.