بخشی از مقاله
چکیده
از ابزار برش Al2O3/TiC-Fe به علت سبکی وزن، سختی بالا، مقاومت شیمیایی و چقرمگی مناسب، جهت ماشین کاری سریع فولاد و چدن مورد توجه هستند . روشهای متفاوتی جهت تولید این نوع کامپوزیت ها مورد استفاده قرار گرفته است . از آن میان،روش زینتر پودرهای ایلمنایت، آلومینیم و گرافیت به علت دارا بودن مواد اولیه ازران قیمت مقرون به صرفه است . در تحقیقات محدودی که در این مورد انجام شده است، محصول نهایی به شکل از پیش تعیین شده به دست نیامده است . لذا در این تحقیق سعی شد تا محصول کامپوزیتی Al2O3/TiC-Fe بدون ناخالصیهای مضر رایج و با ترکیب هدف حاصل شود . بر روی محصول به دست آمده، آنالیز XRD جهت بررسی نوع فازها و بررسیهای کمی توسط نرم افزار کلمکس صورت گرفت . نتایج آنالیزها نشان دادند که کامپوزیت Al2O3/TiC-Fe به صورت کاملا موفقیت آمیز تولید شده است و درصد محصولات نیز در بازه های کاربردی و م فید قرار گرفته است.
کلمات کلیدی: کامپوزیت Al2O3/TiC-Fe، ایلمنایت، آلومینیم و گرافیت.
مقدمه
امروزه کامپوزیتهای Al2O3/TiC به عنوان ابزار برش، جهت ماشینکاری سریع فولاد و چدن مورد توجه قرار گرفتهاند. این دسته از مواد، قابلیت ماشینکاری با سرعتهای بالا و تولید سطحی مناسب از ماده برش یافته را دارا هستند، افزایش TiC به Al2O3، موجب افزایش چقرمگی و مقاومت به شوک حرارتی محصول میشود. با این وجود همچنان پایین بودن چقرمگی کامپوزیتهای Al2O3/TiC از معایب این دسته از مواد به شمار می دآی. مشخص شده است که افزودن فلز به ساختار این کامپوزیتها، افزایش بیش از پیش استحکام کششی و چقرمگی را به همراه خواهد داشت.
کامپوزیتهای Al2O3/TiC، با روش های مختلفی چون تفجوشی پودرهای TiC و Al2O3، سنتز احتراقیTiO2، Al و C و استفاده از پودرهای تیتانیم و کربن در کنار آلومینا تولید میشوند.
از آنجا که روشهای متداول تهیهی این کامپوزیتها مستلزم صرف هزینه و انرژی زیادی است . تحقیقات متعددی انجام شده است تا روش و یا مواد اولیه ارزان قیمتتر، جهت تولید این نوع از کامپوزیتها استفاده شود. برای این منظور، تولید درجای این کامپوزیتها، به کمک روش سنتز احتر اقی ایلمنایت، آلومینیم و کربن مورد بررسی قرار گرفته است . روش سنتز احتراقی به علت مصرف پایین انرژی، روشی مقرون به صرفه به حساب می آید. از طرف دیگر، ایلمنایت، ماده اولیهینسبتاً ارزان قیمتی است که تیتانیم و آهن را در کنار هم دارد.[3-1] Zou بر روی سیستم سه تایی ایلمنایت، آلومینیم و گرافیت بررسیهای خود را انجام داده است .
در تحقیقات Zou اثری از بررسی بر روی محصول به دست آمده و میزان قابلیت عملکردی آن انجام نشده است . همچنین توضیحی درباره آلومینای تولید شده در مراحل میانی، داده نشده است . [4] Tang نیز با عملیات حرارتی در دماهای 700 تا 1400œC بر روی سیستم فوق الذکر، محصول حاوی Fe، TiC و به دست آورده است البته در کنار این محصول به تشکیل ترکیب MgAl2O4 نیز اشاره شده است که به عنوان ناخالصی در محصول ظاهر شده است. Mao و همکارانش [5] به کمک تفجوشی و پرس گرم پودرهای Al2O3 و TiC که با لایهای از کبالت به روش لایه نشانی شیمیایی1 پوشیده شده بودند، کامپوزیت Al2O3-TiC/Co را تولید نمودهاند.
نسبت پودرهای - Al2O3-Co - به - TiC-Co - ، 7 به 3 بوده است. بررسی خواص مکانیکی این محصول نشان داده است که حضور کبالت در مرزهای ذرات، موجب افزایش استحکام پیوند 2 بین آنها میشود. همچنین گزارش دادهاند که مقاومت به سایش این محصول، بیش از مقاومت به سایش کامپوزیت Al2O3-TiC بوده است . اوهمچنین دو خاصیت سختی و چقرمگی را، دو عامل مهم جهت تامین مقاومت به سایش در این نوع از کامپوزیتها میداند. Mao با روش پیشنهادی خود، مدعی شد که افزایش 40 درصدی در چقرمگی کامپوزیت تولیدی، در مقایسه با محصول بهینه Al2O3-30%wtTiC، مشاهده نموده است. Rui -Xia Shi و همکارانش [6]نیز تأیید کردهاند که افزایش کبالت، موجب افزایش چقرمگی کامپوزیت میشود. Lin و همکارانش [7]
با تولید کامپوزیتی با 50/7 vol%، Al2O3، 46/8 vol%، TiC و 2/5 vol%، Ni این موضوع را که افزایش فلز به ساختار کامپوزیت Al2O3-TiC موجب افزایش چقرمگی آن میشود، اینبار با حضور فلز نیکل، تأیید نمودهاند.Huang و همکارانش [8]، کبالت را به کمک روش رسوب دهی شیمیایی بر روی پودرهای آلومینا و TiCنشانده و در ادامه، با پرس گرم مخلوط پودری آلومینا و TiC پوشش یافته، در دمای 1600œC برای مدت زمان45 دقیقه تحت فشار 30 MPa، به ساختار کامپوزیت Al2O3-TiC/Co رسیدهاند. ایشان مزیت این روش را درمقایسه با روشهای متداول متالورژی پودر، ترشوندگی مناسب در فصل مشترک فلز و سرامیک می داند. آنها همچنین بر این ادعا که افزایش فلز کبالت، موجب افزایش چقرمگی محصول میشود، صحه گذاشتهاند.
