Microestructura, Propiedades Mecánicas y de Desgaste de Compuestos W-Si-C Consolidado por Sinterización por Plasma de Chispas
Autores: Wang, Chuanbin; Cheng, Yongxin; Hu, Sumeng; Kang, Kejia; Han, Yuzhe; Zhang, Xudan; Wei, Ronghan; Luo, Guoqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Compuestos
Densidad relativa
Propiedades mecánicas
Resistencia al desgaste
Contenido de SiC
Microestructura
Licencia
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Se prepararon con éxito compuestos de W-Si-C con altas densidades relativas y buenas propiedades mecánicas y de desgaste mediante sinterización por plasma de chispa. Se investigó la influencia del contenido de SiC en la densidad relativa, microestructura, propiedades mecánicas y características de desgaste. Los resultados indicaron que la reacción entre SiC y W en su interfaz produjo W2C y W5Si3. SiC también reaccionó con impurezas de oxígeno en el límite de grano de W para formar SiO2. La purificación de los límites de grano de W se llevó a cabo mediante la síntesis de SiO2. La sinterización reactiva reduce la energía libre del sistema y facilita el proceso de densificación de los compuestos de W-Si-C. Esto resulta en un aumento significativo de la densidad relativa de los compuestos de W-Si-C, que alcanza un máximo del 98.12%, superior al 94.32% del tungsteno puro. La dureza aumenta significativamente de 4.33 GPa a 8.40 GPa cuando el contenido de SiC es del 2% en peso en comparación con el tungsteno puro debido a la generación de la fase cerámica dura y al aumento de la densidad relativa. La resistencia al desgaste de los compuestos de W-Si-C mejoró significativamente con una pequeña adición de SiC. La tasa de desgaste disminuyó significativamente de 313.27 x 10-3 mm3/N·m del tungsteno puro a 5.71 x 10-3 mm3/N·m de W-0.5% en peso de SiC. Los análisis de SEM revelaron que el mecanismo de desgaste dominante del tungsteno puro se atribuyó al desgaste por fatiga, mientras que el de los compuestos de W-Si-C se debió al desgaste abrasivo.
Descripción
Se prepararon con éxito compuestos de W-Si-C con altas densidades relativas y buenas propiedades mecánicas y de desgaste mediante sinterización por plasma de chispa. Se investigó la influencia del contenido de SiC en la densidad relativa, microestructura, propiedades mecánicas y características de desgaste. Los resultados indicaron que la reacción entre SiC y W en su interfaz produjo W2C y W5Si3. SiC también reaccionó con impurezas de oxígeno en el límite de grano de W para formar SiO2. La purificación de los límites de grano de W se llevó a cabo mediante la síntesis de SiO2. La sinterización reactiva reduce la energía libre del sistema y facilita el proceso de densificación de los compuestos de W-Si-C. Esto resulta en un aumento significativo de la densidad relativa de los compuestos de W-Si-C, que alcanza un máximo del 98.12%, superior al 94.32% del tungsteno puro. La dureza aumenta significativamente de 4.33 GPa a 8.40 GPa cuando el contenido de SiC es del 2% en peso en comparación con el tungsteno puro debido a la generación de la fase cerámica dura y al aumento de la densidad relativa. La resistencia al desgaste de los compuestos de W-Si-C mejoró significativamente con una pequeña adición de SiC. La tasa de desgaste disminuyó significativamente de 313.27 x 10-3 mm3/N·m del tungsteno puro a 5.71 x 10-3 mm3/N·m de W-0.5% en peso de SiC. Los análisis de SEM revelaron que el mecanismo de desgaste dominante del tungsteno puro se atribuyó al desgaste por fatiga, mientras que el de los compuestos de W-Si-C se debió al desgaste abrasivo.