بررسي خواص كامپوزيت W-ZrC ساخته شده با نسبت هاي مولي مختلف از WC و ZrO2

Investigation of properties W-ZrC composie made of different molar ratio between WC and ZrO2

يكي از مهم ­ترين كامپوزيت ­هاي زمينه فلزي، كامپوزيت W-ZrC مي ­باشد. چرا كه فاز كاربيد در اين كامپوزيت باعث سختي و مقاومت به خزش آن در دماي بالا شده و انعطاف پذيري تنگستن سبب مقاومت به شكست كامپوزيت مي ­گردد. همچنين وزن اين كامپوزيت نسبت به تنگستن يكپارچه به مراتب كمتر مي­باشد. روش ­هاي گوناگوني براي ساخت كامپوزيت W-ZrC در دنيا ارائه شده است كه انتخاب نوع روش به تجهيزات و خواص مورد نياز از كامپوزيت بستگي دارد. در اين پژوهش خواص كامپوزيت W-ZrC ساخته شده از طريق زينتر واكنشي با نسبت­هاي مولي مختلف از WC و ZrO2، مورد بررسي قرار گرفت. چرا كه در اين روش مواد خام ارزان­تر، نياز به تجهيزات كم­تر و از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه است. براي اين منظور پودرهاي كاربيد تنگستن و زيركونيا را با دو نسبت مولي 3 به 1 و 2 به 1 توسط آسياب سياره­اي مخلوط و سپس پودر حاصله توسط پرس تك محور شكل داده شد و در نهايت پس از پيروليز در دماي 600 درجه سانتي­گراد، نمونه ­ها در دماي 2200 ، درجه سانتي گراد در محيط خلاء زينتر شدند. آزمون XRD و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني نشان مي ­دهد كامپوزيت W-ZrC در دماي 2200 درجه سانتي­گراد تشكيل شده است، ولي هنوز مقداري از تركيبات واكنش نكرده وجود دارند و مقداري از تركيبات ناخواسته به وجود امده­اند. در اين روش دانسيته نسبي% 09/ 91 و % 06/ 80 به ترتيب براي نسبت مولي 3 به 1و 2 به 1 به دست آمد. همچنين مشاهده شد كه با افزايش دما مدول يانگ براي هر دو نسبت مولي افزايش يافت به طوري كه براي نسبت مولي 3 به 1 و 2 به1 به ترتيب مدول يانگ GPa 254 و GPa 178 به دست آمد.

W-ZrC composite is on of the most important metal matrix composites، because the carbide phase in the composite causing hardness and creep resistance at high temperatures and tungsten flexibility causing resistance to failure of composite. Such as weight of the composite is less than Integrated Tungsten. Various techniques for making composite W-ZrC in the world provided that the choice of method depends on the equipments and the needed properties of the composite. At the present work the properties of W-ZrC composites made from reaction sintering method with different molar WC and ZrO2، were studied، because in this method raw materials are cheap، requires less equipments، and economically affordable sets. In this method، WC and ZrO2 powders with a molar ratio of 3 to 1 and 2 to 1 were mixed in planetary mill. powders formed by uniaxial pressing and final stage after pyrolysis at 600°C، samples in 2200 ◦C have been sintered in a vacuum environment. the XRD pattern and SEM image indicates that the W-ZrC composite has been formed at temperature 2200°C، but some unreacted compounds still exist and some unwanted components have been created. In this method relative density of 91.09%، and 80. 06 % obtained for the molar ratio of 3: 1 and 2: 1، respectively. Also it was observed that with increasing temperature، Young's modules increased as for the molar ratio of 3: 1 and 2: 1، Young's module 254 Gpa and 178Gpa was obtained respectively.