بهينه سازي فرآيند توليد نانو پودر كاربيد تنگستن محتوي كبالت به وسيله آسياب كاري مكانيكي

Optimization of the Production Process in Cobalt-Tungsten Carbide Nanopowder by Mechanical Milling

در اين تحقيق از پودر اوليه كاربيد تنگستن و كبالت با اندازه هاي ميكروني، نانو پودر كاربيد تنگستن محتوي كبالت ساخته و از نانو پودر بهينه نمونه متالورژي پودر ساخته شد و مراحل آسياب كاري فرآيند مورد بررسي قرار گرفت. پودر كاربيد تنگستن (WC) و پودر كبالت (Co) در اندازه كمتر از 10 ميكرون به نسبت وزني 94 درصد كاربيد تنگستن و 6 درصد كبالت (WC-6%Co)با هم مخلوط شده و در آسياب مكانيكي پرانرژي قرار گرفت. سپس پودر با نسبت‌هاي مختلف گلوله به پودر و در زمان‌هاي متفاوت آسياب شد. از نمونه‌هاي آسياب شده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) تصوير برداري شد و آناليز عنصري EDX روي آنها اعمال شد. با بررسي نتايج پودر بهينه براي توليد نمونه جهت متالوگرافي و سختي سنجي انتخاب شد و نمونه به روش متالورژي پودر معمولي ساخته شد. آزمون‌هاي متالوگرافي و سختي سنجي و تصوير‌برداري با SEM روي نمونه تف‌جوشي شده انجام شد. نتايج حاصله نشان دهنده بهبود اندازه دانه و رسيدن آن به زير 100 نانومتر در پودرهاي آسياب شده و رسيدن به زير 150 نانومتر در نمونه تف‌جوشي شده است و سختي نمونه نهايي به 1752 ويكرز رسيده است.

Tungsten carbides are used in cutting blades and other similar items because of their high hardness. In this study, tungsten carbide (WC) powder and cobalt (Co) powder in size of less than 10 microns and weight ratio of 94% tungsten carbide and 6% cobalt (WC-6% Co) were mixed together in a high-energy mechanical milling. Then they milled in various ratios of ball to powder and time. Milled samples were studied using scanning electron microscopy (SEM). The results obtained were compared by microscopy and EDX elemental analysis. Optimized powder for the production of powder metallurgy sample was selected and sintered. Metallography and hardness testing and SEM imaging was performed on sintered sample. The results showed a significant improvement in grain size to reach below 100 nm in the milled powders and in the sintered samples were reaching below 150 nm. Vickers hardness in the final sample reached in 1752.