تأثیر احیای ثانویه پودر تنگستن بر خواص آلیاژ W-Ni-Fe تفجوشی‌شده به روش پلاسمای جرقه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه و اهداف: هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر احیای ثانویه پودر تنگستن بر خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های آلیاژ سنگین تنگستن (W-4.9Ni-2.1Fe) است که با روش تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای، تولید شده‌اند.
مواد و روش‌ها: پودر تنگستن تجاری به مدت یک ساعت در دمای ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد در اتمسفر هیدروژن احیا شد. نوع اکسید تنگستن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، طیف‌سنجی رامان و آنالیز پراش پرتو ایکس بررسی شد. پودرهای تنگستن احیاشده، به مدت یک ساعت در اتمسفر هیدروژن در دمای ۱۱۵۰ درجه سانتی‌گراد پیش‌تفجوشی شدند و در نهایت در دمای ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد با استفاده از روش تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای (30 مگاپاسکال، ۱۵ دقیقه) تولید شدند.
یافته‌ها: اکسیژن پودر تنگستن با موفقیت از ppm 3000 به ppm 770 کاهش یافت. نتایج میکروسکوپی الکترونی روبشی و طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، نشان‌دهنده ریزساختاری یکنواخت با حداقل تخلخل و پراکندگی فازهای اکسیدی بود. سختی و استحکام فشاری، به‌ترتیب برابر با 340 ویکرز و 1611 مگاپاسکال اندازه‌گیری شد.
نتیجه‌گیری: این پژوهش تأیید می‌کند که احیای ثانویه هیدروژنی پودر تنگستن، به‌طور مؤثری مقدار اکسیژن این پودر را کاهش می‌دهد و منجر به تشکیل ریزساختاری همگن‌تر با تخلخل و پراکندگی اکسید کمتر در نمونه‌های آلیاژ سنگین تنگستن می‌شود. درنتیجه، آلیاژهای تنگستن تفجوشی‌شده به روش پلاسمای جرقه‌ای، سختی و استحکام فشاری بهبودیافته‌ای را نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Secondary Reduction of Tungsten Powder on the Properties of W-Ni-Fe Alloy Fabricated by Spark Plasma Sintering

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hosein Kaveh
  • Gholam Hossein Borhani
  • Saeed Reza Bakhshi
Department of Materials Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Introduction and Objective: The aim of this research is to investigate the effect of secondary tungsten powder reduction on the physical and mechanical properties of tungsten heavy alloys (WHAs) consolidated by the spark plasma sintering (SPS) method.
Materials and Methods: Commercial tungsten powder was reduced at 900 °C for one hour in a hydrogen atmosphere. The type of tungsten oxide was investigated using SEM, EDS, Raman spectroscopy, and XRD analysis. The reduced tungsten powders were pre-sintered in a hydrogen atmosphere at 1150 °C for one hour and finally sintered at 1400 °C using the SPS method (30 MPa, 15 min).
Results: The oxygen level of the commercial powder was successfully reduced from 3000 ppm to 770 ppm. SEM and EDS results revealed a uniform microstructure with minimal porosity and oxide dispersion. The hardness and compressive strength were measured to be 340 Vickers and 1611 MPa, respectively.
Conclusion: This study confirms that secondary hydrogen reduction of commercial tungsten powder effectively decreases oxygen content and leads to a more homogeneous microstructure with reduced porosity and oxide dispersion. As a result, the spark plasma sintered WHAs exhibited improved hardness and compressive strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tungsten heavy alloys
  • Hydrogen reduction
  • Spark plasma sintering
  • Physical properties
  • Mechanical properties

تحت نظارت وف ایرانی