Розроблено технологію отримання твердих сплавів з використанням карбонітриду хрому. Досліджено процес спікання нових твердих сплавів і розглянуто механічні, корозійні та триботехнічні властивості карбонітридних сплавів. Наведено приклади застосування твердих сплавів для виготовлення зносостійких деталей (сопел апаратів для піскоструменевої обробки), а також корозійностійких виробів (втулок і перехідних муфт гальванічних ванн для здійснення електротехнічних покриттів).

Рассмотрены история, современное состояние и перспективы развития твердосплавного производства ведущих стран мира. Освещены современные тенденции в развитии производства научных исследований в области твердых сплавов в Украине и России. Описаны прочностные и абразивные свойства плавленных тугоплавких соединений и инструментальных материалов на их основе. Проанализировано влияние состава, структуры и методов упрочнения спеченных твердых сплавов (СТС) на их физико-механические свойства. Внимание уделено формированию структуры СТС при взаимодействии с металлическими расплавами, упрочнению СТС термическим и силовым воздействием.

Теоретично й експериментально досліджено динаміку ущільнення твердих сплавів на основі карбіду вольфраму з кобальтовою зв'язкою в ході імпульсного гарячого пресування. Розроблено метод теоретичного аналізу та комп'ютерного моделювання ущільнення двох пористих в'язкопружних тіл. Показано узгодження результатів моделювання з експериментальними даними. Таке моделювання дозволяє спрогнозувати умови ущільнення пористих матеріалів залежно від характеристик машини ударної дії, розміру заготовок, пружних і реологічних властивостей деформівних матеріалів. Досліджено механічні властивості твердих сплавів. Установлено суттєве підвищення міцності та водночас - модуля Вейбулла. Останній свідчить про високу однорідність міцності, яка має забезпечити високу експлуатаційну надійність твердих сплавів, одержаних за допомогою методу гарячого імпульсного пресування.

Рассмотрены перспективные направления формирования мезоструктур в спеченных твердых сплавах, дан анализ существующих технологий их получения, приведены физико-механические свойства спеченных твердых сплавов с мезоструктурой, показана эффективность применения таких сплавов в металлообрабатывающем и породоразрушающем инструменте.

Розроблено концепцію створення спечених твердих сплавів для гірничоріжучого інструменту. Особливу увагу звернуто на підвищення енергопоглинання та втомлюваної міцності спечених твердих сплавів. Зазначено, що для високої працездатності гірничорізального інструмента його необхідно оздоблювати твердосплавними вставками, які мають високі міцність згину, в'язкість руйнування, величини загальної роботи деформації та коефіцієнта енергопоглинання. Це реалізовано в розробці нових марок спечених твердих сплавів для гірничорізального інструмента. Працездатність гірничорізального інструмента, який був оздоблений вставками з нових марок спеченого твердого сплаву, в 2,8 разів вища за працездатність гірничорізального інструмента, який мав вставки зі стандартного спеченого твердого сплаву.

За допомогою методів потенціометрії та вольтамперометрії, рентгенофазового і металографічного аналізів вивчено анодну поведінку сплаву ВК-6 у розчинах фосфорної кислоти. Визначено область потенціалів, у якій фаза кобальт-вольфрамового сплаву селективно розчиняється з утворенням розчинних сполук цих металів, а фаза карбіду вольфраму залишається в осаді. Одержані результати можуть бути використані для переробки лому твердих сплавів.

Запропоновано метод одностадійного відновлення - карбідизації окиснених матеріалів, що містять вольфрам, під час регенерації їх відходів (тверді сплави типу ВК і вольфрамовий дріт). Газовим середовищем були продукти термодеструкції твердих високомолекулярних вуглеводнів. Запропоновано спосіб "безсажистого" одержання високодисперсного карбіду вольфраму стехіометричного складу у випадку відновлення - карбідизації окиснених відходів вольфрамового дроту, а також спосіб його одержання з введенням твердого вуглецю (сажі) під час відновлення - карбідизації окиснених відходів твердих сплавів.

Досліджено ерозійні властивості твердих сплавів за умов електроіскрового легування та їх зв'язок з фізичними та механічними властивостями. Сплави WC - 16 % Co одержували спіканням у вакуумі в інтервалі температур 950 - 1 350 <$E symbol Р>C та спіканням з наступною високоенергетичною обробкою тиском за цих же температур. Показано, що ерозійна стійкість сплавів неоднозначно залежить від пористості, міцності під час згину, але досить однозначно пов'язана з тріщиностійкістю, величиною питомого електричного опору, який, в свою чергу, обумовлюється якістю міжфазних і міжзеренних границь. Уточнено залежність ерозійної стійкості твердосплавних електродів від їх структури. Ця залежність проявляється тією мірою, якою електроопір залежить від структури матеріалу.

Досліджено ерозійні властивості твердих сплавів за умов електроіскрового легування та їх зв'язок з фізичними та механічними властивостями. Сплави WC - 16 % Co одержано традиційним спіканням у вакуумі в інтервалі температур 950 - 1 350 <$E symbol Р>C і спіканням з наступною високоенергетичною обробкою тиском за цих же температур. Показано, що ефективність процесу формування на підкладці захисного покриття у випадку зміцнення твердими сплавами неоднозначно залежить від пористості, міцності в разі згину, досить однозначно пов'язана з коефіцієнтом тріщиностійкості, але найбільш чітко простежується зв'язок між приростом маси катоду й величиною питомого електричного опору, який, у свою чергу, обумовлюється якістю міжфазних і міжзеренних меж. У цьому випадку між значеннями приросту маси катоду, коефіцієнта переносу та ерозії матеріалу аноду існує лінійна залежність. Експериментально доведено, що ефективність використання твердих сплавів для зміцнення сталевих підкладок за допомогою методу електроіскрового легування залежить від структури сплаву тією мірою, якою структурні фактори впливають на електричний опір.

Індекс рубрикатора НБУВ: К391.8-18

Рубрики:

Виробництво металокерамічних твердих сплавів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено щільність та структуру зразків сплаву WC - 24 % (мас.) Ni, одержаного суміщенням в одну стадію процесів синтезу металічної фази та ущільнення ультрадрібної суміші порошків WC - Ni високоенергетичним пресуванням і спіканням. Установлено, що процес відновлення закису нікелю вуглецем триває за температур 650 - 750 <$E symbol Р>C і не впливає на процес усадки, який у випадку спікання починається тільки за умов 1 050 <$E symbol Р>C. Високоенергетичне пресування брикетів, що були спечені за даної температури, зменшує їх пористість від 30 - 25 % до 8 - 4 %. Зразки пористістю <$E <<~1~%> можна одержати пресуванням за умов 1 150 або 1 050 <$E symbol Р>C у випадку триразового пресування. Підвищення температури нагрівання брикетів супроводжується збільшенням пор на фоні зменшення загальної пористості, але за температур 1 300 <$E symbol Р>C (спікання) та 1 250 <$E symbol Р>C (пресування) розміри пор різко скорочуються. Висока щільність зразків, спресованих за низької температури, не забезпечує низький рівень електроопору, що свідчить про наявність слабкозв'язаних меж. У ході спікання та пресування зразків у твердій фазі спостерігається зростання частинок карбіду вольфраму, найбільш інтенсивне за умов 1 150 - 1 250 <$E symbol Р>C. За температури 1 050 <$E symbol Р>C процес зростання частинок уповільнюється. Відновлення оксиду металу під час нагрівання порошків сприяє формуванню структури в області більш високих температур.

Досліджено механічні властивості сплаву WC - 24% (мас.) Ni, одержаного суміщенням в одну стадію синтезу металічної фази і ущільнення ультратонкої суміші порошків WC - Ni високоенергетичним пресуванням та спіканням. Вихідними порошками були карбід вольфраму, оксид нікелю та вуглець. Після попереднього та спільного розмолу вихідних порошків у кульовому барабані середній розмір частинок дорівнював 200 - 300 нм. Попередньо спресовані брикети WC + NiО + C нагрівали, спікали та пресували в діапазоні температур 950 - 1 300 <$E symbol Р>C у вакуумі 0,133 Па. Для порівняння брикети також спікали в рідкій фазі за умов 1 350 <$E symbol Р>C. Визначали межу міцності в разі згину, в'язкість руйнування, межу міцності під час стискання та твердість за Віккерсом зразків, одержаних за умов різних температур. Вивчено залежності механічних властивостей від температури консолідації зразків. Показано, що для пресованих зразків ці залежності мають максимум за умов 1 200 - 1 250 <$E symbol Р>C. Високий рівень властивостей (границя міцності в разі згину 2 500 МПа, межа міцності під час стискання 3 100 МПа, в'язкість руйнування 19 <$E roman {МПа~cdot~м} sup {1 "/" 2}>, твердість 10,0 ГПа) мають зразки із суміші порошків WC + NiО + C, в яку вуглець додавали у вигляді рідкої сполуки. Введення в суміш технічного вуглецю марки П803 спричинило низькі механічні властивості зразків. Вивчено вплив пористості та розміру пор, а також якості границь між частинками на механічні властивості сплавів.

Численным моделированием оценено напряженно-деформированное состояние, которое формируется в отдельных элементах микроструктуры вольфрамовых твердых сплавов с различным содержанием в них кобальта в результате их охлаждения до комнатной температуры после спекания. Показано, что напряженное состояние в карбидной и кобальтовой фазах имеет неравномерный характер. Знак и величина напряжений в отдельных элементах структуры твердых сплавов зависят от условий контакта карбидных зерен и кобальтовой фазы и характера передачи сжимающей нагрузки при остывании сплава через зерна карбида вольфрама и прослойки кобальтовой фазы.

Вивчено поведінку титанокремнистого карбіду Ti3SiС2 за різних структурних станаів(одно- та двофазний, компактний, пористий) у процесі мікроіндентування (навантаження до P = 0,9 H) за кімнатної температури з автоматичним записом діаграм навантаження, витримки та розвантаження. За допомогою методу растрової електронної мікроскопії досліджено мікроструктуру навколо відбитків макротвердості (P = 10 - 200 H). Одержані результати зіставлено з відповідними даними щодо ряду металевих і керамічних матеріалів. На діаграмах навантаження P - h (h - глибина проникнення) виявлено площадки, які є результатом мікроруйнування матеріалу під індентором. Це є відображенням відмінної риси титанокремнистого карбіду. У разі навантаження Ti3SiС2 відбувається між- та внутрішньозеренне мікророзшарування. Пластичність (або псевдопластичність) матеріалу можна характеризувати за допомогою обчисленої у разі мікроіндентування відносної роботи, що розсіюється у разі деформації, тобто витрачена на незворотну деформацію: <$E lambda sub p ~=~A sub p "/" A>.

Иследованы режущие свойства нового инструментального материала из карбида вольфрама. Данный материал, получаемый уплотнением под действием электрического тока, может использоваться также в качестве пескоструйных и водоструйных сопел.

Численным моделированием оценено напряженно-деформированное состояние, формирующееся в процессе остывания после спекания в отдельных элементах структуры модельных вольфрамовых сплавов, в которых зерна карбида вольфрама полностью разделены кобальтовыми прослойками или имеется непрерывный карбидный каркас, а также в реальных сплавах, различающихся степенью смежности карбидной фазы. Уменьшение степени смежности карбидной фазы приводит к снижению уровня остаточных напряжений в фазовых составляющих сплава.

Приведены результаты исследования влияния термокомпрессионной обработки (ТКО) под давлением газа 3 МПа на структуру и свойства сплава состава в % (по массе) WC - 8Co, содержащего до 1 % Cr3C2. Показано, что ТКО повышает предел прочности сплава при изгибе за счет снижения пористости.

Исследовано взаимодействие боридов CrB2 и W2B5 с компонентами твердого сплава WC - 6Co в условиях нагревания до 1300 - 1600 <$E symbol Р>C. Показано, что при нагревании спрессованных смесей WC - 6Co с этими веществами происходит их взаимодействие, приводящее к образованию новых фаз, как равновесных, так и неравновесных для данного состава.

Уточнены условия получения карбида вольфрама WC при совмещении процессов восстановления и карбидизации вольфрама в метано-водородной газовой среде без использования графитовых подкладок. Описаны закономерности формирования частиц порошка вольфрама и карбида вольфрама в реакторах открытого и закрытого типов. Выявлена роль внешне- и внутридиффузионных процессов. Изучено влияние количества метана в метано-водородной среде на скорость и полноту протекания совмещенного процесса восстановления - карбидизации в реакторе открытого типа, а также на скорость и на особенности роста частиц вольфрама в реакторе закрытого типа.

Представлены обобщенные данные количественных изменений структурных характеристик карбидовольфрамовых твердых сплавов с кобальтовой связкой ВК8 и ВК15, полученных спеканием в водороде в контролируемой газовой среде (промышленный метод), в вакууме и динамическим горячим прессованием в вакууме, и их влияние на некоторые физико-механические свойства.