مقايسه خواص مكانيكي و متالورژيكي كامپوزيت ميكروساختار و نانوساختار WC-9Co-0.7VC

Comparison of Mechanical and Metallurgical Properties of Microstructure’s with nano-structure’s WC-9Co-0.7VC Composite for Cutting Tools Production

كامپوزيت هاي WC-Co كه به هاردمتال ها موسوم اند، استفاده گسترده اي در بخش صنعت حفاري نفت و گاز دارند. چند سالي است كه استفاده از اين كامپوزيت ها با ساختار نانو، مورد توجه قرار گرفته است. در اين تحقيق، كامپوزيت WC-9Co-0.7VC در دو حالت ميكروساختار و نانوساختار با استفاده از فرآيند پرس داغ سريع ساخته شده و سپس ريزساختار و خواص مكانيكي آن ها با يكديگر مقايسه شده است. خواص مكانيكي كامپوزيتِ هاردمتالِ ميكروساختار و نانوساختار از قبيل چگالي، سختي، چقرمگيِ شكست و استحكام شكستِ برشي اندازه گيري شد. تقريبا در تمام خواص و ويژگي هاي اندازه گيري شده، نمونه نانوساختار، نتايج بهتري را در مقايسه با نمونه ميكروساختار از خود نشان داد. بررسي ساختار نمونه ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي، نشان داد كه كوچك شدن اندازه ذرات كاربيد تنگستن به كمتر از nm100 در نمونه نانوساختار، باعث ارتقا خواص شده است. مقدار سختي و استحكام شكست برشي متوسط در نمونه ميكروساختار به ترتيب برابر با HV30 1310 و MPa 2604 است كه اين مقادير در كامپوزيت نانوساختار به ترتيب برابر با HV30 1743 و MPa 3138 است.

WC-Co composite which is named hardmetal and has widespread application in excavation industry, usage of these composites with nano-structure, is concerned recent years. In this research, WC-9Co-0.7VC composite in two cases, microstructure and nanostructure, was made by rapid hot pressing process, and then their metallographic inspection and mechanical properties were compared with each other. Mechanical properties in micro-hardmetal and nano-hardmetal; such as, density, hardness, fracture toughness and transverse rupture strength were measured. Approximately, in all properties, nano-hardmetal had better results than micro-hardmetal.The microstructure of samples was checked out by using of scanning electron microscope. It seems that nanometer WC grains leads to this upgrade. In measurements, it turned out that, hardness and transverse rupture strength increased %33 and %21, respectively. Due to the application of this composite in oil and gas well drilling, nano-structures can improve function and working life of these tools.