Síntesis y caracterización de carburos de tántalo y la relación de su microestructura con la dureza

Abstract

"En el presente trabajo se sintetizó carburo de tántalo por molienda mecánica en dos tipos de molinos: planetario (muestra 1) y vibratorio (muestra 2). La síntesis se realizó a partir de una mezcla estequiométrica de polvos con una relación 1:1 de Ta (Sigma-Aldrich, 99.9%) y C (grafito, Sigma-Aldrich, <20μm). La formación del carburo de tántalo se monitoreó por difracción de rayos X, se realizó la indexación de los picos de los patrones de difracción y se observó presencia de TaC cúbico y WC hexagonal. El WC proviene del material de molienda (tazón y bolas). Con la finalidad de conocer la morfología, las partículas fueron sometidas a un estudio de microscopía electrónica de barrido, donde se observó que presentan una morfología indefinida y que tienden a formar aglomerados. Para complementar el análisis de estructura, se realizó microscopía electrónica de transmisión con el objetivo de corroborar las fases presentes en la muestra, se determinó que la muestra 1 presentaba fases de TaC cúbico y trigonal, mientras que la muestra 2 presentaba las fases de TaC cúbico y WC hexagonal proveniente del material de molienda. Las muestras previamente obtenidas por molienda mecánica se fundieron por arco eléctrico para la formación de pastillas en las cuales se pudiera medir su dureza Vickers. De acuerdo a los valores, la muestra 1 se clasifica dentro de los materiales duros, ya que presenta una dureza de 22.86GPa, mientras que la medición de la muestra 2 no fue concluyente debido a que las pastillas presentaban porosidad."

"In the present work, tantalum carbide was synthesized by mechanical milling in two types of mills: planetary (sample 1) and vibratory (sample 2). The synthesis was carried out from a stoichiometric powder mixture of Tantalum (Sigma-Aldrich, 99.9%) and carbon (graphite, Sigma-Aldrich,<20μm) with a 1:1 M ratio. Tantalum carbide formation was monitored by X-ray diffraction, the powder diffraction patterns were indexed and cubic TaC and hexagonal WC presence was seen. WC comes from the mechanical milling material (bowl and balls). Particle’s morphology was analyzed by scanning electron microscopy. An indefinite morphology was perceived. Furthermore, there was a tendency to form agglomerates. In order to complement the structure analysis, transmission electron microscopy was performed to verify the present phases in the samples. It was discovered that sample 1 had two tantalum carbide’s crystalline phases, cubic and trigonal, whilst sample 2 presented cubic tantalum carbide and hexagonal tungsten carbide crystalline phases. The previously samples obtained by ball milling were further treated in an electric arc furnace to form pellets which are suitable for Vickers hardness measurements. According to the obtained values, sample 1 has been classified as hard material, since it has a hardness of 22.86GPa, whilst the measurement of sample 2 was inconclusive due the material was too porous to be formed into adequate pellets for hardness measurements."