اثر افزودن نانوذرات sic بر خواص مکانیکی و مقاومت به سایش کاربیدهای سمانته فرآوری شده به روش تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای

در این تحقیق کاربیدهای سمانته wc10co حاوی مقادیر مختلف از نانوذرات sic (1 تا 4 درصد وزنی) به روش تفجوشی پلاسمای جرقه ای فرآوری شدند. اثر مقدار sic بر ریزساختار، خواص مکانیکی و مقاومت به سایش با استفاده از آزمون های متالوگرافی، سختی سنجی، چقرمگی شکست و آزمون سایش پین بر دیسک مطالعه شد. نتایج مطالعات میکروسکوپی نشان داد که افزودن نانوذرات sic با درشت شدن دانه ها و در نتیجه کاهش سختی ماده همراه بود. با این حال، چقرمگی شکست و به خصوص مقاومت به سایش به میزان قابل توجهی افزایش یافت. ضریب اصطکاک نیز با افزودن نانوذرات sic کاهش یافت. کمترین نرخ سایش (1 میلیمتر مکعب بر متر) برای کاربید سمانته تقویت شده با 2 درصد وزنی نانوذرات بدست آمد. در نمونه بدون نانوذرات تقویت کننده، سیلان پلاستیک وسیع زمینه به همراه بیرون کشیده شدن ذرات wc موجب نرخ سایش زیاد (23 میلیمتر مکعب بر متر) شد. در نمونه های نانوکامپوزیتی، انحلال جزیی sic و استحکام بخشی محلول جامد ناشی از آن موجب تقویت فاز بایندر co و کاهش تغییر شکل پلاستیک شد. علاوه براین، ذرات wc درشت در نمونه های نانوکامپوزیتی مقاومت بیشتری در برابر بیرون کشیده شدن از خود نشان دادند که در نتیجه آن مقاومت به سایش افزایش یافت.

Effect of SiC nanoparticles addition on mechanical properties and wear resistance of cemented carbides fabricated by spark plasma sintering

WC10Co cemented carbides containing 1 to 4 wt% SiC nanoparticles were prepared by spark plasma sintering. The effects of SiC content on microstructure, mechanical properties and wear resistance of the sintered materials were studied. Microstructural studies showed that SiC addition resulted in WC grain coarsening. In addition, the hardness decreased with increasing SiC content. However, the fracture toughness and wear resistance significantly improved with SiC incorporation. The lowest wear rate (1 mm3/m) was attained for the nanocomposite reinforced with 2 wt% SiC. In the unreinforced cemented carbide, the extensive plastic flow of the Co binder and WC grain pullout led to a high wear rate (23 mm3/m). In the nanocomposite samples, solid solution strengthening of the Co binder by partial dissolution of SiC particles decreased the degree of plastic deformation on the worn surfaces. In addition, coarser WC particles within the nanocomposite samples exhibited a higher resistance against pullout resulting in the enhanced wear resistance.