تاثیر افزودن کاربید تنگستن بر مقاومت به سایش کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن سینترشده به روش تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای

هدف از این پژوهش، بهبود مقاومت به سایش سرامیک‌های مولایتی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین سرامیک‌های مهندسی از طریق افزودن ذرات کاربید تنگستن است. برای این منظور، کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن بدون و با افزودن 5، 10 و 15 درصد وزنی ذرات کاربید تنگستن توسط روش تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای تولید شدند. علاوه ‌بر این، به‌منظور بررسی اثر دمای تف‌جوشی بر مقاومت به سایش کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن، فرایند تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای در دماهای 1300، 1350، 1400 و 1450 درجه سلسیوس به‌مدت 4 دقیقه و با اعمال فشار 30 مگاپاسکال به انجام رسید. نتایج آزمون پین روی دیسک بیانگر آن است که با افزایش درصد وزنی ذرات کاربید تنگستن و افزایش دمای تف‌جوشی تا 1400 درجه سلسیوس، مقاومت به سایش کامپوزیت‌های مولایت-کاربید تنگستن افزایش یافته است، درحالی‌که افزایش دمای سینتر تا محدوده 1450 درجه سلسیوس، به‌دلیل افت خواص مکانیکی و تشکیل فاز w2c، به کاهش مقاومت به سایش منجر شده است. نتایج آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی بیانگر ایجاد سازوکار‌های سایش خراشان و لایه‌ای شدن در سطح و مسیر سایش در نمونه‌های مولایتی با و بدون ذرات تقویت‌کننده کاربید تنگستن است.

effect of wc addition on the wear resistance of mullite-wc composites sintered by spark plasma sintering

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, it investigates 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 under the pressure of 30 mpa. the results pin on the disk testing indicates that upon increasing the weight percentage of wc particles and increasing the sintering temperature up to 1400 °c, the wear resistance of mullite-wc composites would increase. however, increasing the sintering temperature up to the range of 1450 °c led to a decrease in the wear resistance due to the poor mechanical properties and formation of the w2c phase. the results from scanning electron microscopy (fesem) analysis are indicative of the formation of abrasive wear and surface layer structure mechanisms on the surface in mullite ceramics samples with and without wc reinforcing particles.