تاثير دما بر رفتار سينتر كامپوزيت آهن- كاربيد تيتانيوم تهيه شده از ماده معدني ايلمنيت به روش سينتر پلاسما جرقه اي

The Effect of Temperature on Sintering Behavior of Fe-TiC Composite Prepared from Ilmenite by SPS Method

كامپوزي ت­هاي زمينه فلزي تقويت ­شده با ذرات سراميكي با توجه به خواص مكانيكي و فيزيكي مطلوب كاربرد گسترده ­اي در زمينه هاي مختلف از جمله قطعات مقاوم به سايش و ابزار برش دارند. در اين پژوهش، كامپوزيت Fe-TiC با استفاده از ماده معدني ايلمينيت و دوده ساخته شده است. براي ساخت كامپوزيت مورد نظر، مواد اوليه پس از همگن شدن و فعال ­سازي از طريق آلياژسازي مكانيكي، به روش سينتر پلاسما جرقه ­اي به صورت هم­زمان سنتز و سينتر شدند. نمونه­ ها در دماهاي 1250، 1300 و 1350 درجه سلسيوس و تحت فشار 10 تا 30 مگاپاسكال در مدت زمان­ هاي 30 تا 120 دقيقه تهيه شده ­اند. به منظور بررسي فازهاي تشكيل شده از آناليز پراش اشعه ايكس استفاده شد. اندازه­ گيري بلورك ­هاي فازهاي تشكيل شده،از طريق روش ويليامسون- هال و شرر انجام شد. مورفولوژي و ريز­ساختار نمونه ­ها نيز به وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه كامپوزيت آهن تقويت شده با ذرات كاربيد تيتانيم به­ طور موفقيت­ آميزي توليد شده و ساز و كار سنتز به صورت تدريجي و نفوذي مي ­باشد. دانه ­هاي آهن و كاربيد تيتانيوم داراي توزيع يكنواخت در سراسر نمونه مي ­باشند و با وجود زمان هاي سنتز طولاني، ابعاد اجزاي كامپوزيت هم­چنان در اندازه نانومتري باقي مانده كه مي­ تواند منجربه بهبود خواص مكانيكي گردد.

Metal composite reinforced with ceramic particles, due to the desired mechanical and physical properties, are widely used in various fields, including wear-resistant parts and cutting tools. In this study, Fe-TiC composite is made using ilmenite mineral and soot. In order to make the composite, the raw materials after homogenization and activation through mechanical alloying were synthesized and sintered simultaneously by spark plasma sintering. Samples were prepared at temperatures of 1250, 1300 and 1350°C, under pressure of 10 to 30 MPa for 30 to 120 minutes. X-ray diffraction analysis was used to identify phases. Measurements of crystalline size were performed using the Williamson-Hall and Scherrer methods. Morphology and microstructure of the samples were also examined by scanning electron microscopy. The results showed that the iron composite reinforced with carbide titanium particles was successfully produced and the synthesis mechanism was gradual and intrusive. Iron and titanium carbide grains have a uniform distribution throughout the sample, and despite the long synthesis time, the size of grain remain in the nanometric, which can lead to improved mechanical properties.