Abstract
For improving the mechanical properties of tungsten, HfC–W composites were fabricated by ball milling and spark plasma sintering process. The microstructure and mechanical properties of the composites were investigated. The interdiffusion of the Hf and W atoms during sintering produced a mixed carbide, identified as (Hf,W)C. This interfacial mixed carbide helped in developing a good interface joint with the adjacent W matrix. The increase in mechanical properties of the HfC–W composite at room temperature as well as high temperature was attributed to the reinforcement effect of the HfC particles. One of the strengthening mechanisms of the composite can be attributed to the formation of mixed carbide (Hf,W)C by interdiffusion at the interface, which assured the effective load transfer from the W matrix to the hard HfC particles
چکیده
به منظور بهبود خواص تنگستن، کامپوزیت های HfC-W به روش آسیاب کاری گلوله ای و فرآیند سینتر جرقه پلاسما تهیه شده و ریزساختار و خواص مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. نفوذ درهم اتم های هافنیوم و تنگستن باعث تشکیل یک کاربید مخلوط از نوع (Hf,W)C گردید. کاربید مخلوط واقع در فصل مشترک، بهبود اتصال ذره و زمینه تنگستنی در محل فصل مشترک را در پی داشت. خواص مکانیکی بهتر کامپوزیت HfC-W در دمای اتاق و دماهای بالا را می توان ناشی از اثر تقویت کنندگی ذرات HfC دانست. تشکیل کاربید مخلوط (Hf,W)C بر اثر پدیده نفوذ در هم در فصل مشترک، یکی از مکانیزم های مهم استحکام بخشی کامپوزیت است؛ از طریق این مکانیزم، انتقال مؤثر بار از زمینه تنگستن به ذرات HfC تضمین می گردد.
1- مقدمه
تنگستن و آلیاژهای آن به دلیل خواص مطلوبی شامل نقطه ذوب بالا (3440 درجه سانتیگراد)، مدول الاستیک بالا، مقاومت خوب به شوک حرارتی و استحکام دما بالای مناسب، اغلب در کاربردهای استحکام بالا-دما بالا [1] نظیر توربین ها [2]، رآکتورهای فوزیونی [3-5] و مهمات ضدزرهی شکافنده با انرژی جنبشی [6،7]، مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از معایب اصلی تنگستن، اکسیداسیون شدید آن تحت دماهای بالا می باشد؛ در دمای 1000 درجه سانتیگراد، تنگستن حدود 60 درصد از استحکام خود را از دست می دهد [8]. در چند دهه اخیر، مواد متعددی به منظور بهبود خواص مکانیکی تنگستن در دمای اتاق و همچنین دماهای بالا، به کار گرفته شده اند. افزودن رنیوم (Re) منجر به افزایش داکتیلیتی (نرمی) تنگستن در دمای اتاق و همچنین بهبود استحکام دما بالا می گردد [9]. با این وجود، رنیوم بسیار گران قیمت بوده و افزایش چشمگیر هزینه آلیاژهای W-Re را در پی دارد....