سنتز پودر سرمت WC-۸Co در سیستم WO۳-Co۳O۴-C به روش احیای کربوترمیک جامد بصورت درجا و تحت اتمسفر هیدروژن: (آنالیز فازی، ریزساختاری و ترمودینامیکی)

سرمت­های WC-Co جزو مواد پیشرفته­ی مهندسی هستند که به دلیل خواص ویژه مانند مقاومت به سایش و سختی بالا مورد توجه قرار دارند. هدف از این تحقیق تعیین مقدار بهینه­ی کربن در مواد اولیه و تولید صنعتی پودر سرمت WC-۸Co از اکسیدهای فلزی WO۳، Co۳O۴ و کربن فعال به روش احیای کربوترمیک جامد بصورت درجا و تحت اتمسفر گاز هیدروژن است. چالش اصلی در این حالت، شکل گیری ناقص کاربید تنگستن و باقی ماندن تنگستن بصورت آزاد در مخلوط مواد است که این موضوع به کمبود کربن در ترکیب مواد اولیه و نیاز به بیشتر وارد کردن کربن، در مقایسه با مقدار استوکیومتری آن مرتبط می­باشد. بنابر این لازم است مقدار کربن بصورت تجربی تغییر داده شود. به این منظور مواد اولیه در ۵ نسبت مختلف با مقادیر متفاوت از کربن فعال به عنوان متغیر اصلی در یک میکسر به مدت ۳ ساعت همگن­سازی شدند. سپس نمونه­های پودری مورد عملیات درجای احیای کربوترمیک در دمای oC۱۲۰۰، به مدت زمان نگهداری ۳ ساعت، سرعت گرمایش oC.min⁻¹۱۰ و تحت اتمسفر هیدروژن با فشار ۱ اتمسفر قرار گرفتند. طبق نتایج مطالعات فازی و آنالیز عنصری اشعه­ی ایکس و بررسی­های ریزساختاری میکروسکوپ الکترونی نمونه با ترکیب (۹۰/۱۰۸ گرم WO۳، ۹۰/۱۰ گرم Co۳O۴ و ۶۲/۵۸ گرم C) بهترین شرایط را از نظر فازهای بدست آمده نشان می­دهد و اتسفر هیدروژن اعمال شده در کوره هم به عنوان عامل تسهیل کننده فرآیند احیا و هم به عنوان لایه­ی محافظ در مقابل اکسیداسیون مجدد محصولات عمل می­کند. در این حالت فاز اکثریت کاربید تنگستن بوده که در کنار مقادیر جزئی کبالت به عنوان فاز چسب قرار گرفته است. به طوری­که نتایج حاصل از تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز این موضوع را تایید می­نماید و میانگین عدد اندازه­ی ذرات کامپوزیتی در این حالت حدودا ۱۰۰ میکرون می­باشد.

Keywords:

WC-Co cermet , Carbothermic in situ reduction , Phase analysis , Microstructural analysis , Thermodynamic analysis , سرمت WC-Co , احیای درجای کربوترمیک , آنالیزفازی , آنالیز ریزساختاری , آنالیز ترمودینامیکی