Iranian Journal of Ceramic Science & Engineering

fa سنتز پودر سرمت WC-8Co در سیستم WO3-Co3O4-C به روش احیای کربوترمیک جامد بصورت درجا و تحت اتمسفر هیدروژن: (آنالیز فازی، ریزساختاری و ترمودینامیکی) Synthesis of WC-8Co cermet powder in WO3-Co3O4-C system by in situ carbothermic solid reduction method under hydrogen atmosphere: (phase, microstructural and thermodynamic analysis) سراميک‌هاي سازه‌اي اكسيدي و غيراكسيدي Structural Oxide and Non-Oxide Ceramics پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">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-8Co از اکسیدهای فلزی WO3، Co3O4 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 5 نسبت مختلف با مقادیر متفاوت از کربن فعال به عنوان متغیر اصلی در یک میکسر به مدت 3 ساعت همگنسازی شدند. سپس نمونههای پودری مورد عملیات درجای احیای کربوترمیک در دمای oC1200، به مدت زمان نگهداری 3 ساعت، سرعت گرمایش oC.min⁻¹10 و تحت اتمسفر هیدروژن با فشار 1 اتمسفر قرار گرفتند. طبق نتایج مطالعات فازی و آنالیز عنصری اشعهی ایکس و بررسیهای ریزساختاری میکروسکوپ الکترونی نمونه با ترکیب (90/108 گرم WO3، 90/10 گرم Co3O4 و 62/58 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 100 میکرون میباشد.  </div> <div style="text-align: justify;">WC-Co cermets are among the advanced engineering materials that are considered for their special properties such as abrasion resistance and high hardness. The aim of this study was to determine the optimal amount of carbon in raw materials and industrial production of WC-8Co cermet powder from metal oxides WO3, Co3O4 and activated carbon by solid carbothermic reduction method in situ and under a hydrogen gas atmosphere. The main challenge in this case is the incomplete formation of tungsten carbide and the fact that tungsten remains free in the mixture of materials, which is related to the lack of carbon in the composition of raw materials and the need to add more carbon compared to its stoichiometric amount. Therefore, it is necessary to change the amount of carbon experimentally. For this purpose, the raw materials were homogenized in 5 different ratios with different amounts of activated carbon as the main variable in a mixer for 3 hours. The powder samples were then subjected to carbothermic reduction at 1200oC for 3 h at a heating rate of 10 oC.min⁻¹ and subjected to a hydrogen atmosphere at a pressure of 1 atmosphere. According to the results of phase studies and X-ray dispersion spectroscopy and microstructural studies of the sample electron microscope with the combination (10.108gr WO3, 10.90gr Co3O4 and 58.62gr C) show the best conditions in terms of the obtained phases. The hydrogen atmosphere applied in the furnace acts both as a facilitator of the reduction process and as a protective layer against re-oxidation of the products. In this case, the majority phase is tungsten carbide, which is placed next to small amounts of cobalt as the adhesive phase. So that the results of scanning electron microscope image also confirm this and the average number of composite particles in this case is about 100 microns.  </div> سرمت WC-Co, احیای درجای کربوترمیک, آنالیزفازی, آنالیز ریزساختاری, آنالیز ترمودینامیکی WC-Co cermet, Carbothermic in situ reduction, Phase analysis, Microstructural analysis, Thermodynamic analysis 41 54 http://ijcse.ir/browse.php?a_code=A-10-263-3&slc_lang=fa&sid=1 afshin amiri moghaddam افشین امیری مقدم afshin_amiri70@yahoo.com 10031947532846004517 10031947532846004517 Yes Malek ashtar university of technology, tehran دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران seyed reza shoja razavi سید رضا شجاع رضوی shoja_r@yahoo.com 10031947532846004518 10031947532846004518 No Malek ashtar university of technology, tehran دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران hasan abas zade حسن عباس زاده o.parsafar@gmail.com 10031947532846004519 10031947532846004519 No Malek ashtar university of technology, tehran دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران hamed naderi حامد نادری hamednaderi771@gmail.com 10031947532846004520 10031947532846004520 No Malek ashtar university of technology, tehran دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران