Hartmetall-Korninhibitoren werden derzeit von der akademischen Gemeinschaft als die beste Methode zur Kontrolle der Korngröße harter Legierungen anerkannt. Aus zahlreichen Forschungsberichten haben wir gelernt, dass die Wirksamkeit von Inhibitoren hauptsächlich von folgenden Faktoren abhängt:

1Die Löslichkeit des Karbidkorninhibitors in der Bindungsphase.

Im Allgemeinen gilt: Je weniger stabil der Inhibitor ist, desto höher ist seine Löslichkeit in der Bindungsphase und desto offensichtlicher ist seine Wirkung bei der Hemmung des Kornwachstums.

2Die eutektische Temperatur des Inhibitors und Kobalt.

Zu den vorhandenen Kornwachstumsinhibitoren zählen VC und Cr₃C₂ haben mit Co die niedrigste eutektische Temperatur und auch ihre Löslichkeit in der Bindungsphase ist am höchsten. Daher haben sie die größte Wirkung bei der Hemmung des Wachstums von WC-Körnern.

Daher führt Meetyou diese Laborforschung zu den Kornwachstumshemmern VC und Cr durch₃C₂. Diese Forschung untersucht den Gehalt und die Partikelgröße der beiden Inhibitoren, wenn sie einzeln oder in Kombination hinzugefügt werden, sowie ihre Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften von WC-10-Co-Hartlegierungen. Das ideale Verhältnis der beiden Inhibitoren erfahren wir durch unsere experimentelle Forschung.

 

Testdaten

Die Wirkung der Zugabe eines einzelnen Inhibitors, Cr₃C₂ und VC über die Leistung von WC-Hartmetall

0,5 μm VC oder Cr₃C₂ wurde der Legierung zugesetzt. Die Beziehung zwischen der Menge des zugesetzten Karbidkorninhibitors und der Härte der Legierung ist in Abbildung 1 und Abbildung 2 dargestellt.

Aus Abbildung 1 und Abbildung 2 ist ersichtlich, dass bei demselben Legierungsvorbereitungsprozess mit zunehmendem Cr3C2-Gehalt die Härte der Legierung einen allmählich zunehmenden Trend zeigt und VC die Legierungshärte wirksamer verbessert als Cr3C2. Aus Abbildung 3 und Abbildung 4 ist auch ersichtlich, dass das Hartmetall mit zugesetztem VC-Karbid-Korninhibitor eine relativ kleine und gleichmäßige Korngröße aufweist, wodurch insbesondere das Auftreten großer Partikel vermieden wird, sodass seine Härte etwas höher ist als die des Hartmetalls Hartmetall mit Zusatz von Cr3C2.

Der Einfluss von Inhibitoren mit unterschiedlichen Partikelgrößen auf die Leistung von Hartmetall

In diesem Experiment wurden VC-Pulver und Cr3C2-Pulver als Inhibitoren mit einem Verhältnis von m(Cr3C2)/m(VC) = 0,5/0,5 gewählt. Die Leistung des vorbereiteten Hartmetalls ist in Tabelle 1 dargestellt.

Aus den Daten in Tabelle 1 ist visuell ersichtlich, dass mit abnehmender Partikelgröße des Inhibitors die Härte des Hartmetalls allmählich zunimmt. Dies liegt daran, dass je kleiner die Partikelgröße des Inhibitors ist, desto gleichmäßiger ist die Verteilung des resultierenden Hartmetalls nach dem Mahlen in der Kugelmühle und desto signifikanter ist die Hemmwirkung auf die WC-Korngröße. Darüber hinaus erhöht sich durch die Verfeinerung der WC-Korngröße auch die Härte. Aus den in Tabelle 1 aufgeführten experimentellen Daten ist auch ersichtlich, dass die Gesamtleistung des ultrafeinen WC-Cobalt 10%-Karbidkorninhibitors besser ist, wenn die Partikelgröße des Inhibitors 0,5 μm beträgt und die Dichte 98,9 und die HRA erreichen kann Die Härte kann 91,9 erreichen.

 

Der Einfluss unterschiedlicher Mengenverhältnisse an Karbidkorninhibitor

VC, Cr3C2, Tantalcarbid und Niobcarbid werden als Hemmzusätze verwendet, um das Wachstum von WC-Körnern zu hemmen. Sie bilden mit WC eine feste Lösung oder werden vorzugsweise im metallischen Flüssigphasenbindemittel gelöst. Dieser Mechanismus erhöht die Härte von WC, wirkt sich jedoch nachteilig auf die Festigkeit des Hartmetalls aus. Der Hauptgrund für die Abnahme der Festigkeit ist die Unebenheit der WC-Körner, also das Vorhandensein lokal grober Körner. Daher sollte bei der Herstellung von ultrafeinem Hartmetall auf die Gleichmäßigkeit der Mikrostruktur geachtet werden. Die ungleichmäßige Verteilung eines Karbidkorninhibitors führt zu einer lokalen Vergröberung der WC-Körner und zur Bildung von Kobaltpools. Daher werden in diesem Experiment zusammengesetzte Inhibitoren verwendet, um die Eigenschaften von Hartmetall auszugleichen. VC- und Cr3C2-Inhibitoren haben diesen synergistischen Effekt. Daher wird in diesem Experiment WC-Co 10% als Forschungsmatrix verwendet und die Gesamtmenge der zusammengesetzten Inhibitoren von VC/Cr3C2 wird innerhalb von 1,0% kontrolliert. Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften von Hartmetall, die durch Änderung der unterschiedlichen Mengenverhältnisse von VC/Cr3C2 erhalten werden.

Gemäß Tabelle 2 beträgt die Biegefestigkeit von ultrafeinkörnigem Hartmetall bei Zugabe von 0,6VC-0,4Cr3C2-Inhibitor 2954 MPa und die Härte 91,9, was bessere Gesamteigenschaften zeigt. Die Abbildungen 5(a) und (b) sind SEM-Bilder von Hartmetall mit bzw. ohne Zusatz von 0,6VC-0,4Cr3C2-Inhibitor. Durch den Vergleich von Abbildung 5 mit den Abbildungen 3 und 4 ist ersichtlich, dass die WC-Körner in Hartmetall mit zugesetztem 0,6VC-0,4Cr3C2-Inhibitor klein und gleichmäßig sind, sodass seine Biegefestigkeit und Härte hoch sind.

Wirkmechanismus des Kornhemmers

Die Hauptfunktion des Karbidkorninhibitors besteht darin, das übermäßige Wachstum von Wolframkarbidkörnern während des Sinterprozesses zu unterdrücken und so eine gute Härte und Festigkeit des Materials sicherzustellen. Mit zunehmendem Inhibitorgehalt wird der Trend des Kornwachstums weniger offensichtlich und die Härte des Hartmetalls wird höher. Um die Festigkeit von Hartmetall zu verbessern, ist es auch erforderlich, Inhibitoren mit unterschiedlichen Zusammensetzungen zuzusetzen, dh während des Sinterprozesses Verbundinhibitoren hinzuzufügen, und das Verhältnis der beiden Inhibitoren sollte angemessen sein. Gemäß den Ergebnissen dieses Experiments ist die Reihenfolge der Wirksamkeit von Kornwachstumshemmern bei der Verbesserung der Festigkeit von Hartmetall auf WC-Co-Basis VC+Cr3C2>Cr3C2>VC.

Die Studie zeigt, dass V in der Kobaltphase von WC-Co-Hartmetall mit allein zugesetztem VC durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDXS) nicht nachgewiesen wurde. Allerdings wurde Cr3C2 in der Kobaltphase von Hartmetall mit alleiniger Zugabe von Cr3C2 gefunden, die Verteilung von Cr3C2 war jedoch ungleichmäßig. In der Nähe der Co/WC-Grenzfläche war der Cr3C2-Gehalt höher als in der Diamantphase und an der Basis- und Kantenebene der WC-Körner angereichert. VC adsorbiert auf der Oberfläche von Wolframkarbidpartikeln, verringert die Oberflächenenergie von WC, verringert die Löslichkeit von WC in der flüssigen Phase, hemmt die Auflösung und das Wachstum von WC-Körnern und V wird nach dem Abkühlen abgeschieden und als (V, W) ausgefällt. C an den WC/y- und WC-Grenzflächen, was die Migration von WC-Korngrenzen behindert und die Aggregation und das Wachstum von WC-Partikeln verhindert. Cr3C2 löst sich in der flüssigen Phase von Kobalt auf und verlangsamt die Rekristallisation von WC in der flüssigen Phase.

 

Fazit

1. Bei demselben Herstellungsprozess von Hartmetall erhöht die Zugabe eines einzelnen Cr3C2-Anteils allmählich die Härte des Hartmetalls, und VC verbessert die Härte des Hartmetalls wirksamer als Cr3C2.
2. Je kleiner die Partikelgröße des Inhibitors ist, desto offensichtlicher ist die hemmende Wirkung auf das Wachstum von Wolframcarbidkörnern. gleichzeitig erhöht sich durch die Verfeinerung der WC-Körner auch die Härte. Wenn die Partikelgröße des Inhibitors 0,5 μm beträgt, ist die Gesamtleistung der Legierung besser und die Dichte kann 98,9 und die Härte (HRA) 91,9 erreichen.
3. Wenn 0,6VC-0,4Cr3C2-Inhibitor hinzugefügt wird, ist die Gesamtleistung des ultrafeinkörnigen Hartmetalls besser und die WC-Körner sind fein und gleichmäßig, mit einer Biegefestigkeit von 2954 MPa und einer Härte von 91,9. (4) Durch die Analyse des Inhibitormechanismus kann festgestellt werden, dass sowohl VC als auch Cr3C2 das Wachstum von WC-Körnern hemmen können.