بخشی از مقاله
چکیده
کاربیدهای سمانته کامپوزیتهای متشکل از یک یا چند کاربید سخت به همراه یک فاز فلزی به عنوان نگهدارنده یا چسب میباشد. اگر چه این کامپوزیتها به ندرت در دمای بالا مورد استفاده قرار میگیرند، اکسیداسیون کاربیدهای سمانته به عنوان یک مرحله واسط جهت بازیابی آنها مورد توجه است. در این پژوهش رفتار اکسیداسیون دما بالا کاربید سمانته 85WC-5TiC-10Co حاصل از تیغچههای مستعمل تراش جهت بازیابی فلزات آن مورد بررسی قرار گرفت.
اکسیداسیون همدما در دو دمای 800 و 1000 درجه سانتیگراد در اتمسفر هوا و اکسیژن خالص - %99 - انجام شد. از روش وزن سنجی گرمایی - - TGA برای بررسی نرخ اکسیداسیون و از پراش پرتو ایکس - - XRD جهت تعیین فاز در مراحل مختلف اکسیداسیون استفاده گردید. مشاهدات میکروسکوپی توسط SEM و نیز آنالیز EDS جهت شناسایی عناصر بکار گرفته شد. نتایج حاصل نشان داد که پس از اکسیداسیون در دماهای بالا، فازهای و فازهای غالب هستند و فقط در اثر اکسیداسیون در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراد مقدار اندکی فاز تشکیل میشود.
بررسی سینتیکی دادههای اکسیداسیون نشان داد که اکسیداسیون این نمونهها در دمای 800 درجهسانتیگراد از قانون خطی و در دمای 1000 درجهسانتیگراد از قانون سهموی تبعیت میکنند. انرژی اکتیواسیون در محدود دمای 800 تا 1000 درجه سانتیگراد در اتمسفر محیط و اکسیژن خالص بترتیب 63/8 و 66/7 ⁄ تعیین شد. در اثر اکسیداسیون افزایش حجم قابل توجهیای رخ داده و نمونه نهایی متخلخل میباشد که تصاویر SEM موید این امر است.
مقدمه
کاربیدهای سمانته1 پایه کاربید تنگستن به خانواده بزرگی از فلزات سخت متعلق هستند و با توجه به خواص منحصر بفرد از قبیل سختی، استحکام و مقاومت به سایش بهطور گستردهای برای ابزارآلات برش و ماشینکاری مورد استفاده قرار میگیرند . - Brookes, 1987 - ساختار کاربیدهای سمانته شامل یک یا چند فاز کاربید فلزاتی از قبیل تنگستن، تیتانیوم، تانتالوم، نایابیوم، مولیبدن و چسب فلزی کبالت یا نیکل استمعمولاً. کاربیدهای سمانته پایه کاربید تنگستن با چسب کبالت - نوع کلاسیک - میباشند.
- Brookes, 1998 ; Kang et al, 2000 - هنگامی که ابزارها و اجزاء که حاوی این ترکیبات میباشند مستعمل گردید، آنها را با در نظر گرفتن بازیابی تنگستن و کبالت باتوجه به اهمیت استراتژیک این فلزات دنبال میکنند که این روشها به دو روش کلی مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی میشوند. اکسیداسیون این کاربیدها روشی موثر به منظور بازیابی این عناصر میباشد. محققان گزارش کردهاند که اکسیداسیون قطعات مستعمل WC و WC-Co به عنوان عملیاتی اولیه برای لیچینگ اسیدی انتخابی در افزایش نرخ انحلال کبالت موثر است . - Andersson, Bergstrom, 2000 -
از سوی دیگر رفتار اکسیداسیون کاربیدهای سمانته هنگامی که در معرض سایش قرار میگیرند مورد توجه است، بهطوری که در فرآیند ماشین کاری دمای سطح ابزار تراشه میتواند به سرعت تا دمای 600 و بیش از 1000 درجه سانتیگراد برای سرعتهای بالا برش و براده برداری از آلیاژهای فلزی برسد . - Acchar et al, 1999 - بنابراین اکسید شوندگی کاربیدهای سمانته که زیر این دما اتفاق میافتد نه تنها سبب سایدگی ابزار شده بلکه سبب تقلیل استحکام در مدت زمان کوتاه میشود و لذا اکسیداسیون فاکتور مهمی برای تعیین عمر ابزار میباشد. در نتیجه رفتار اکسیداسیون دما بالا کاربیدهای سمانته از این حیث نیز مورد مطالعه قرار میگیرد.
تاکنون مطالعات متعددی از رفتار اکسیداسیون کاربیدهای سمانته در شرایط مختلف انجام شده است. سینتیک اکسیداسیون کاربیدهای سمانته WC-Co در محدود دمای500 تا1000 درجه سانتیگراد مورد مطالعه قرار گرفته است و در تمام این مطالعات تأثیر متغیرهایی مانند ترکیب چسب، ترکیب شیمیایی، غلظت اکسیژن در اتمسفر اکسید کننده و نرخ جریان گاز اکسید کننده مورد آزمایش قرار گرفته است.
- Bhaumik et al , 1992; Basu, Sarin, 1996; Ekemar et al, 1982 - نظرات مختلفی در مورد سینتیک اکسیداسیون کاربیدهای سمانته وجود دارد که بدین شرح است: گزارش شده است که در برخی موارد سینتیک اکسیداسیون این مواد قانون سهموی2 را در فرآیند اکسیداسیون دنبال میکنند - Bhaumik et al, 1992; Ga et al, 2012 - و همچنین این مواد از قانون خطی3 با سینتیک اکسیداسیون همدما4 پیروی خواهند کرد . - Campo et al, 2009; Lofaj, Kaganovskii, 1995 - در نهایت برخی نتایج نشان داد که سینتیک اکسیداسیون کاربیدهای سمانته از قانون سهموی در دمای کمتر از 700 درجه سانتی گراد و از قانون خطی در دمای بالای 749 درجه سانتی گراد پیروی میشود.
