Progrès de la recherche sur les WC nano / ultrafins - carbures cémentés

Résumé : Les deux facteurs clés pour la préparation de carbures cémentés nano / ultrafins WC – Co sont la préparation de poudres composites nano / ultrafines WC – Co de haute qualité et le contrôle de la croissance des grains lors du frittage. Les progrès de la recherche au pays et à l'étranger au cours des dernières années sont passés en revue de manière approfondie sur les méthodes de préparation de poudres composites nano/ultrafines WC - Co et sur les technologies de frittage de carbure cémenté nano/ultrafines WC - Co. De plus, les perspectives de développement et les futurs axes de recherche des carbures cémentés nano/ ultrafins WC – Co sont également abordés. Mots clés : carbure cémenté, cristal nano / ultrafin ; Poudre composite WC - Co ; le carbure est un composé dur de métal réfractaire (se réfère principalement à WC, TiC, TaC, NbC, VC, Cr 3 C 2, Mo 2 C, etc.) en tant que phase dure et métal liant (se réfère principalement à Fe , Co, Ni Etc.) Pour la phase liante, un matériau d'alliage préparé par métallurgie des poudres. Comparé à l'acier rapide, au diamant, à la céramique et à d'autres matériaux, le carbure cémenté a non seulement une bonne résistance, mais également une excellente ténacité. C'est l'un des matériaux d'outillage les plus largement utilisés et joue un rôle dans la promotion de la fabrication industrielle et du développement économique national de la Chine. Un rôle décisif. Les carbures à grains nano/ultrafins (lorsque la taille moyenne des grains de WC dans l'alliage est de 0,1 à 0,6 μm) peuvent surmonter efficacement les incohérences entre la dureté et la ténacité des carbures cémentés conventionnels, ainsi qu'une plus grande fragilité et un adoucissement du processus. Le problème est qu'il a une double caractéristique élevée de dureté et de ténacité élevées. Maintenant, il a développé une série de produits en carbure haut de gamme, tels que des micro-perceuses pour le traitement des cartes de circuits intégrés, des aiguilles d'impression pour imprimantes matricielles, des outils d'usinage de trous globaux et des fraises. , forets dentaires et moules de précision, etc., sont largement utilisés dans l'aérospatiale, l'usinage de précision, l'industrie électronique, la fabrication de précision et d'autres domaines. Étant donné que la méthode de la métallurgie des poudres est adoptée pour la production de carbure cémenté, les étapes comprennent la préparation de la poudre, le pressage et le frittage. Par conséquent, les deux facteurs clés pour la préparation de carbures cémentés WC-Co à grains nano/ultra fins sont les poudres cristallines nano/ultrafines de haute qualité. Contrôle de la croissance des grains lors de la préparation et du frittage. Dans cet article, la synthèse de poudres composites nano/ultrafines WC-Co et les techniques de frittage de carbures à grains nano/ultrafins sont passées en revue et passées en revue ces dernières années.Méthode de préparation de 1 poudre composite nano/ultrafine WC-CoLa méthode traditionnelle de production de WC- Les poudres composites Co sont les suivantes : 1) WO 3 est obtenu par réduction d'hydrogène dans la plage de température de 700 à 900 °C pour obtenir une poudre W ; 2) La poudre W et la poudre C sont mélangées dans la plage de température de 1 400 à 1 600 °C. Carbonisé pour obtenir de la poudre de WC ; 3) La poudre WC et la poudre Co ont été mélangées pour obtenir une poudre composite WC-Co. La méthode de procédé traditionnelle n'est pas une méthode idéale pour préparer des poudres composites nano/ultrafines WC-Co, et il existe de nombreux inconvénients. Tout d'abord, la température de carbonisation élevée des poudres W et C peut facilement provoquer la croissance des grains des poudres et affecter l'uniformité de la distribution granulométrique. Deuxièmement, de nombreux facteurs affectent la qualité des poudres dans le procédé traditionnel et il est difficile de contrôler les propriétés de la poudre. Enfin, les méthodes traditionnelles Flux de processus et cycle de production longs, coûts de production élevés. Après près de 20 ans de développement, de nombreuses nouvelles méthodes de préparation de poudres composites nano/ultrafines WC-Co ont été développées grâce aux efforts inlassables de chercheurs du monde entier. Elles peuvent être divisées en deux grandes catégories : approche descendante et auto- approche ascendante. La méthode ascendante fait référence à l'obtention de poudres cristallines nano/ultrafines à partir du niveau microscopique du niveau atomique ou moléculaire, qui comprend principalement la méthode en solution (méthode sol-gel, méthode de co-précipitation, méthode de conversion par séchage par atomisation) et la synthèse en phase gazeuse . Loi et ainsi de suite. La méthode descendante fait référence à l'obtention de poudres de cristaux nano/ultrafines à partir de points de vue macroscopiques tels que de grosses particules. Les principales méthodes comprennent le broyage à boulets à haute énergie et similaires. Fig.1 Taille de grain du carbure nanocristallin WC-7Co et WC-10Co1. 1 Broyage à boulets à haute énergieLe broyage à boulets à haute énergie traditionnel consiste à charger des poudres de matières premières et des billes de broyage dans un réservoir de broyeur à boulets dans une certaine proportion et à introduire un gaz inerte pour forcer les poudres à subir une extrusion par l'impact des billes de broyage - soudage à froid – procédés de broyage pour l'affinage des grains Préparation de poudres composites nano/ultrafines WC-Co. EL-ESKANDARANY MS utilise de la poudre W (d <196 μ m) et de la poudre C (d <45 μ m) comme matières premières, en utilisant des billes d'acier comme moyen de broyage à billes et en obtenant un broyage à billes complet à un rapport de matériau de billes de 10: 1 pendant 120 heures. Poudre Nano WC. Cependant, l'utilisation du broyage à billes à haute énergie pour produire une poudre composite WC-Co nano/ultrafine présente les inconvénients d'un temps de broyage à billes long, d'une poudre impure après le broyage et d'une faible efficacité de travail. Afin de pallier les défauts du broyage traditionnel à billes à haute énergie, des billes en carbure sont généralement utilisées comme billes de broyage pour réduire la contamination des poudres. Dans le même temps, de nouveaux procédés de broyage à boulets à haute énergie ont également été développés, tels que le broyeur planétaire à double entraînement à haute énergie, la synthèse mécano-chimique et l'activation mécanique et thermique intégrée. Le broyeur à boulets planétaire à double entraînement à haute énergie combine principalement la rotation et la révolution du baril du broyeur et augmente l'efficacité grâce au champ d'accélération de la gravité généré pendant le processus de broyage à boulets. BUTLER BG et al. utilisé un broyeur planétaire à billes à double entraînement à haute énergie pour réduire la taille des particules de poudres de WC et de WC-Co de 0,8 μm à 10-20 nm en seulement 10 h. La synthèse mécanochimique fait référence à l'introduction de réactions chimiques pendant le processus de broyage à billes, raccourcissant ainsi le temps de broyage et améliorant l'efficacité du broyage. La synthèse mécanochimique est principalement divisée en deux étapes : la première étape consiste à utiliser des métaux actifs tels que Mg et Zn comme agents réducteurs, et du noir de carbone et certains composés organiques contenant du carbone comme agents de carbonisation sont ajoutés au réservoir du broyeur à boulets avec WO 3 . Étant donné que le processus de broyage à billes génère une grande quantité d'énergie, WO3 réagit d'abord avec le métal actif pour former W, puis C réagit avec W pour produire des nano-WC. La deuxième étape consiste à mettre la poudre obtenue une fois le broyage à billes terminé dans une solution acide telle que HCl pour éliminer les oxydes métalliques afin d'obtenir une poudre de nano WC pure. HO-SEINPUR A et al. placé WO3, Zn et C dans un réservoir de broyeur à boulets, et après broyage à boulets pendant 36 heures, la poudre résultante a été trempée dans de l'acide chlorhydrique dilué pendant 2 heures pour obtenir une poudre de WC d'environ 20 nm. La méthode de synthèse mécanique activée par la chaleur est une nouvelle méthode qui combine le processus de broyage à boulets avec le processus de réduction-carbonisation. Sa principale caractéristique est de tirer pleinement parti de la surface hautement active produite par le broyage à boulets à haute énergie pour réduire la température de réduction-carbonisation et de préparer une poudre composite nano/ultrafine WC-Co. SHAWLL et ainsi de suite avec 1:2.4:0. 7 (rapport molaire) De l'oxyde de tungstène, du graphite et de l'oxyde de cobalt de 20 μm ont été placés dans un broyeur à boulets pour un broyage à boulets à haute énergie de 6 h, puis la poudre obtenue a été soumise à une réaction de réduction-carbonisation à 1 000 ° C sous gaz argon protection pour obtenir des cristaux. Poudre composite WC-Co de granulométrie de 80 à 200 nm. L'équipe de Song Xiaoyan a réinventé la méthode de synthèse mécanique traditionnelle activée par la chaleur et a placé l'oxyde composé obtenu par broyage à boulets dans un four sous vide directement pour la synthèse par réduction-carbonisation in situ de poudres composites nano/ultrafines WC-Co. La distribution granulométrique et la composition de la poudre préparée étaient uniformes et la taille des particules variait de 70 à 500 nm.Fig. 2 Photographies MEB d'abrasion de surface de nano-carbure et de carbure cémenté ordinaire1. 2 méthode en solutionDans la méthode en solution, du sel de tungstène soluble, du sel de cobalt et d'autres matières premières sont ajoutés à une solution pour la disperser au niveau de l'atome ou de la molécule, et une poudre précurseur est préparée par une méthode spécifique ; puis la poudre de précurseur est séchée, réduite, carbonisée, etc. pour préparer un nanomètre. / Poudre composite WC-Co à grains ultra fins. Dans la poudre de précurseur obtenue par la méthode en solution, chaque phase est uniformément répartie et existe au niveau moléculaire et atomique, et a une activité chimique élevée, ce qui peut réduire efficacement la température de réduction et de carbonisation, raccourcir le temps de préparation et favoriser le nano /cristal ultrafin. Préparation de poudres composites WC-Co. La méthode de solution peut être divisée en méthode sol-gel, méthode de co-précipitation et méthode de conversion par séchage par pulvérisation selon différentes méthodes d'obtention de poudre précurseur. La méthode sol-gel est une méthode de formation progressive d'un précurseur colloïdal visqueux par le processus d'hydrolyse et de polycondensation de sels solubles, puis de séchage et de frittage pour obtenir une poudre composite cristalline nano/ultrafine. HOLGATE MWR utilise du sel de tungstène, du sel de cobalt et du carbone organique soluble comme matières premières pour obtenir un précurseur de type gel en contrôlant les conditions de synthèse telles que la valeur du pH de la solution, puis obtient une poudre composite nano-WC-Co par séchage, processus de réduction et de carbonisation. La méthode de co-précipitation consiste à préparer une bonne dispersion de précurseur de composite tungstène-cobalt par co-précipitation de sel de tungstène et de sel de cobalt en phase liquide, puis à préparer un composite nano/ultrafin WC-Co poudre par réduction-carbonisation. MAJH etc. contient du sel de tungstène 66% W (fraction massique, la même ci-dessous) et en contient 14. Le sel de cobalt de 42% Co a été utilisé comme matière première, et une poudre de précurseur composite tungstène/cobalt a été préparée par une méthode de co-précipitation chimique , suivie d'une réduction de H 2 et d'une carbonisation dans une atmosphère de CO/CO 2 pour obtenir une nanoparticule ayant une granulométrie d'environ 50 nm/ Poudre composite WC-Co ultrafine.Dans le procédé de conversion par séchage par atomisation, sel de tungstène soluble, sel de cobalt, etc. sont dissous dans une solution à sécher par pulvérisation pour obtenir une poudre de précurseur composite tungstène-cobalt, puis une poudre composite WC-Co à l'échelle nanométrique est obtenue par des étapes de réduction et de carbonisation. La méthode de conversion par pulvérisation a été proposée pour la première fois par l'Université Rutgers, et son processus spécifique comprend trois étapes : 1) Dissoudre le sel de tungstène soluble et le sel de cobalt dans de l'eau très pure pour obtenir une solution aqueuse uniforme ; 2) Séchez par pulvérisation la solution aqueuse. Le soluté dans le solvant est rapidement cristallisé pour former une poudre précurseur qui est uniformément répartie au niveau moléculaire ; 3) La poudre de précurseur est réduite sous atmosphère H 2 , suivie de la réaction de carbonisation en lit fluidisé sous atmosphère CO/CO 2 . Une poudre composite WC-Co nano/ultrafine a été obtenue. La technologie de séchage par atomisation et la technologie de traitement thermique à lit fluidisé étant des technologies de production industrielle, il s'agit d'une technologie avec des perspectives d'application industrielle. L'équipe de Yang Jiangao a intégré et réinventé la méthode traditionnelle de conversion par séchage par atomisation, abandonnant les équipements complexes à lit fluidisé et passant à un lit fixe, et a développé une nouvelle technologie de préparation pour les poudres composites avec "mélange de couches ioniques, précipitation rapide et synthèse à basse température". ”. De plus, une méthode en une étape de réaction thermique de carbone et de carbone in situ à haute activité a été introduite dans le processus de préparation de poudres composites nano/ultrafines WC-Co. Le carbone in situ à haute activité uniformément distribué a réduit efficacement la température de réaction et raccourci le temps de réaction pour supprimer les grains de cristal. En grandissant, une méthode de préparation de poudre simple, rapide, peu coûteuse et industriellement productible a été proposée pour préparer une poudre composite WC-Co nano/ultrafine avec une structure et des performances contrôlées et une granulométrie cristalline WC inférieure à 100 nm. Des 8 étapes traditionnelles aux 3 étapes, la température de carbonisation est réduite des 1300 °C conventionnels à 1000 °C.1. 3 synthèse de réaction en phase gazeuseLa méthode de synthèse de réaction en phase gazeuse est une méthode de préparation d'une poudre superfine dans laquelle un gaz précurseur sursaturé thermodynamiquement instable subit une réaction physique ou une réaction chimique à l'état gazeux et s'agglomère et se développe dans le processus de refroidissement pour former des microparticules . Selon le procédé de précurseur saturé thermodynamiquement instable, le procédé de synthèse de vapeur chimique peut être divisé en un procédé d'ablation laser, un procédé de conversion de décharge par étincelle, un procédé de pulvérisation ionique, un procédé de synthèse de flamme, un procédé de vapeur chimique et un procédé de conversion au plasma thermique. . À l'heure actuelle, les méthodes largement utilisées pour préparer des poudres composites nano-WC-Co comprennent le dépôt chimique en phase vapeur et la conversion au plasma thermique. Dans la méthode chimique en phase vapeur, une poudre composite nano-WC-Co est préparée en faisant passer un précurseur gazéifié et un réducteur carbonisé. gaz dans un réacteur à paroi chaude. Les chlorures métalliques sont des matériaux précurseurs idéaux en raison de leur température de volatilisation plus basse. RYUT et al. ont utilisé WCl 6 et CoCl 2 comme précurseurs, H 2 et CH 4 comme gaz réducteurs et carbonisants, et le gaz Ar comme gaz porteur pour obtenir avec succès des poudres composites nano-WC-Co avec une granulométrie de (24 ± 1) nm. Dans le processus de préparation, afin d'éviter la formation de phases déficientes en carbone telles que Co3W3C, WCl6 et CoCl2 ont été alimentés à des températures de réacteur de 440 et 1400°C, respectivement, et il n'y avait presque pas de phase déficiente en carbone dans le composite résultant. poudre.La méthode de conversion au plasma chaud est une méthode dans laquelle un plasma est utilisé comme source de chaleur, et le précurseur gazéifié et le gaz carbonisé réduit sont convertis en niveaux atomiques pour favoriser leur réduction mutuelle et leur carbonisation afin d'obtenir une poudre composite. SOHN HY et al. a utilisé WCl 6, AMT et C 2 H 4 comme matières premières pour effectuer une conversion plasma thermique dans un appareil à plasma à induction pour préparer une poudre WC1-x de 30 nm, suivie d'une atmosphère H 2 /CH 4 à une température de 900 °C. Un traitement thermique a été effectué pour obtenir une poudre de WC pure à 100 nm.2 Technologie de frittage de carbure cémenté Nano/Ultrafine WC-Co Le frittage est la dernière étape de la préparation du carbure cémenté. Le frittage a un effet direct sur les performances du produit, et ce changement est irréversible, et joue donc un rôle décisif dans le processus de production de carbure cémenté. Pour les carbures cémentés nano/ultrafins WC-Co, le processus de frittage assure non seulement la densification du carbure, mais contrôle également le comportement de croissance des grains pendant le processus de frittage. Par rapport aux poudres de taille conventionnelle, les poudres composites nano/ultrafines WC-Co présentent un comportement de frittage particulier en raison des effets de petite taille, des effets de surface et d'interface et d'autres facteurs. La force motrice thermodynamique du processus de frittage est principalement la réduction de l'énergie de surface, mais la poudre composite nano/ultrafine WC-Co a une grande énergie de surface et une grande force motrice pour le frittage, et le processus de densification peut être effectué à un niveau inférieur. Température. Dans le même temps, les poudres composites nano/ultrafines WC-Co ont une activité élevée et sont sujettes à l'agglomération des grains de cristal pendant le processus de frittage et les processus de dissolution-dissolution, ce qui rend les grains très faciles à faire pousser. MA-HESHWARIP et al. ont étudié le comportement de densification de poudres composites nano/ultrafines WC-Co avec différentes tailles de particules pendant le processus de frittage. WANG X et al. ont utilisé du WC-10Co (fraction massique) d'une granulométrie de 10 nm comme matière première et l'ont fritté dans un four sous vide pour étudier l'effet de la température sur la croissance des grains. Les résultats ont montré que l'augmentation de la température provoquait une augmentation significative de la longueur des grains. Plus la température est élevée, plus l'augmentation est importante. Lorsque la température de frittage est de 1 300 °C, la taille des grains passe de 10 nm à environ 380 nm, soit une augmentation de 38 fois. FANGZG et al. ont constaté que pendant les 5 premières minutes de frittage, la nanopoudre se développait rapidement. Ces dernières années, afin de contrôler efficacement le comportement de croissance des poudres composites nano/ultrafines WC-Co dans le processus de frittage, de nouveaux procédés de frittage ont été développés, tels que le frittage sous pression de gaz, le frittage à chaud, le frittage micro-ondes et le frittage plasma. , etc.2. 1 Frittage sous pression de gazÀ la fin du processus de dégazage, le frittage sous pression de gaz est effectué dans des conditions telles que les pores sur la surface compacte ont été fermés et que la phase de cobalt existe dans la phase liquide. En utilisant un gaz inerte comme moyen de pression, un pressage isostatique à chaud est appliqué à l'alliage pour favoriser la densification de l'alliage. Le frittage sous pression de gaz combine efficacement le frittage sous vide et le pressage isostatique à chaud pour favoriser l'écoulement de la phase de cobalt et supprimer la volatilité à haute température du Co, ce qui aide à éliminer les pores et les pools de cobalt du produit, de sorte que l'alliage ait une structure fine et uniforme et les performances sont grandement améliorées. Par rapport au pressage isostatique à chaud traditionnel, la pression du frittage sous pression de gaz n'est équivalente qu'à 1/10 ou moins de la pression isostatique à chaud, ce qui réduit considérablement les coûts de fabrication des équipements et les coûts de maintenance. Du Wei et al ont utilisé une poudre de WC nano/ultrafine avec une granulométrie de 0,53 μm et une poudre de Co sphérique comme matières premières pour comparer les effets du frittage sous vide et du frittage sous pression de gaz sur les performances du carbure cémenté WC-2.5% Co. Les résultats expérimentaux montrent que le frittage sous pression de gaz peut réduire la porosité de l'alliage et supprimer la croissance anormale des grains. La résistance à la flexion de l'alliage passe de 1800 MPa à 2250 MPa. Wei Chongbin et d'autres ont utilisé la méthode de réduction/carbonisation in situ de la poudre composite nano/ultrafine WC-10Co comme matière première pour comparer les effets du frittage sous vide et du frittage sous pression de gaz sur la microstructure et les propriétés de l'alliage à 1420°C pendant 1 h. La pression de frittage est de 2 MPa. Les résultats montrent que le frittage sous pression de gaz peut grandement améliorer les performances de l'alliage et augmenter sa ténacité à la rupture de 10,2 MPa • m1 / 2 à 13. 6 MPa • m1 / 2 Shi Xiaoliang et al ont utilisé des poudres composites WC-10Co préparées par la méthode de conversion par pulvérisation comme matières premières, et après broyage à billes pendant 48 heures, produit WC-10Co-0.4VC-0. poudre composite 4Cr 3 C 2 ; suivi d'un frittage sous pression de gaz, processus de frittage pendant 1h à 320 ° C, la pression est de 5. À 5 MPa, l'alliage obtenu a des propriétés mécaniques élevées et la dureté HRA est de 92. 8, l'intensité est de 3 780 MPa. D'après les résultats des recherches précédentes, on peut voir que la taille des grains de l'alliage dur à grains nano/ultrafins obtenu par frittage sous pression de gaz est petite, la structure est uniforme et la ténacité est également très bonne. À l'heure actuelle, il est devenu un alliage dur cristallin nano/ultra fin fabriqué industriellement. L'une des principales méthodes de frittage.2. 2 le frittage sur presse à chaudLe frittage sur presse à chaud est une méthode qui combine efficacement les procédés de pressage et de frittage et densifie rapidement l'alliage sous l'action combinée de la pression et de la température. Par rapport aux processus traditionnels de pressage et de frittage, le frittage à chaud peut éliminer le besoin d'ajouter des agents de formage et réduire l'introduction d'impuretés ; la plasticité et la fluidité des poudres sont grandement améliorées dans des conditions de pressage à chaud, et la densification des alliages est favorisée, et la température de frittage peut être réduite à une température relativement basse. Un alliage entièrement dense est obtenu en un court temps de frittage. Li Zhixi et al. utilisé de la poudre de WC nano/ultrafine (0,81 μm) et de la poudre de Co (1,35 μm) comme matières premières, et Cr 3 C 2 et VC comme inhibiteurs de croissance des grains par broyage planétaire à billes à haute énergie. La taille des particules préparées est inférieure à 0. La poudre composite WC-Co de 3 μm a ensuite été pressée à chaud et frittée pour étudier l'effet du frittage à chaud sur les performances de l'échantillon. Les résultats ont montré que le carbure cémenté WC-10Co avec une microstructure uniforme et une taille de grain moyenne inférieure à 0,8 μm a été obtenu par frittage à chaud à 1 400°C, 2h de température et 30 MPa de pression. La taille des grains a été augmentée. Inhibiteur Cr 3 C 2 +0. Valeur de microdureté 4VC 56GPa. Zhu Qikou et al. ont utilisé comme matières premières des poudres composites WC – 6Co de diamètre 300 nm préparées par réduction in situ à haute température, et les ont appliquées par frittage à chaud à 1 200°C pendant 20 MPa et maintenues au chaud. 5h Préparation du carbure cémenté Nano/Ultrafine WC-6Co. Les résultats montrent que le frittage à chaud peut réduire efficacement les pores de l'alliage et inhiber la croissance des grains. La taille moyenne des grains de WC dans l'alliage est de 600 nm et la distribution est uniforme. La dureté HRA est de 93 et la résistance à la rupture transversale est de 1530 MPa. Liu Xuemei et d'autres ont utilisé de la poudre de WO 3 , de la poudre de Co 3 O 4 et de la poudre de noir de carbone comme matières premières, d'abord en prétraitant dans un four de traitement thermique sous vide, puis en utilisant un nanocomposite à une température de 1 370 °C sous une pression de 20 MPa pour 1h30. Carbure de type WC à grain fin - Co. Les résultats montrent que le carbure cémenté préparé a des phases WC et Co pures et de haute densité avec une taille de grain moyenne de 0,813 μm, une dureté HRA et une ténacité à la rupture de 92,5 et 8,44 MPa•m1/2, respectivement. D'après les résultats de recherche ci-dessus, on peut voir que la ténacité de l'alliage après frittage à chaud est généralement faible, principalement parce que la pression axiale ne peut être appliquée que pendant le processus de frittage à chaud, de sorte que la structure des différentes pièces de l'alliage dans le processus de frittage en raison de la force inégale générée L'anisotropie conduit à une ténacité inférieure de l'alliage et affecte la durée de vie de l'alliage.2. 3 frittage micro-ondesLe frittage micro-ondes est une nouvelle technologie de frittage rapide qui utilise la perte diélectrique du matériau dans le champ électromagnétique micro-ondes pour chauffer l'ensemble du corps fritté à la température de frittage afin d'obtenir le frittage et la densification. Étant donné que l'énergie micro-onde augmente l'énergie cinétique des atomes, des molécules ou des ions à l'intérieur du matériau fritté, l'énergie d'activation du frittage du matériau est réduite, ce qui est avantageux pour réduire la température de frittage et raccourcir le temps de frittage. Dans le même temps, le chauffage par micro-ondes présente les caractéristiques d'un chauffage rapide et d'une réduction rapide de la température, de sorte que les matériaux préparés par frittage par micro-ondes présentent les caractéristiques d'une microstructure et d'une finesse uniformes, d'une bonne ténacité, etc. La poudre composite WC- 10Co préparée par haute -le broyage à billes énergétique a été utilisé comme matière première pour l'ensemble du pic, et le processus de frittage par micro-ondes a été utilisé pour préparer l'alliage dur. Les résultats expérimentaux montrent que le temps de déparaffinage et la température de frittage ont un effet significatif sur les propriétés de l'alliage, tandis que le temps de maintien et la vitesse de chauffage ont peu d'effet sur les propriétés de l'alliage. Les résultats sont obtenus avec un temps de déparaffinage de 20 min et une température de frittage de 1 320°C. Les grains d'alliage sont fins et uniformes, avec une densité de 14. 32g/cm3, une dureté de HV30 16. 11GPa, une ténacité jusqu'à 9. 78MPa • m1 / 2 Lu et al. ont constaté que le temps de maintien a peu d'effet sur la croissance des grains du carbure cémenté WC-8Co fritté par micro-ondes. BAO R et al. a utilisé une méthode de broyage planétaire à billes pour mélanger et comprimer la poudre de WC et de Co avec une granulométrie de 0,15 μm, suivie d'un frittage par micro-ondes. Les résultats montrent que le frittage micro-ondes présente les caractéristiques d'une densification rapide. Après le frittage, la phase décarburée se forme à la surface de l'alliage. L'ajout d'une certaine quantité de noir de carbone pendant le mélange peut inhiber la décarburation de la surface de l'alliage et améliorer efficacement les performances de l'alliage. La dureté HRA de l'alliage a atteint 93,2 après frittage micro-ondes à l'aide d'une poudre composite d'une teneur totale en carbone de 6,08%. Bien que le frittage par micro-ondes présente les avantages d'un temps de frittage court, d'une vitesse de chauffage rapide, d'une taille de grain fine et uniforme et d'excellentes propriétés mécaniques, le frittage par micro-ondes a une forte sélectivité vis-à-vis des matériaux et est sujet à un emballement thermique et à un chauffage inégal. Propriétés matérielles. Dans le même temps, la préparation de fours à micro-ondes de forte puissance reste un problème industriel. À l'heure actuelle, la recherche principale est encore concentrée dans les écoles et les instituts de recherche, et aucune production industrielle à grande échelle n'a encore été formée.2. 4 Frittage plasma par déchargeLe frittage plasma par décharge est l'application directe d'une pression et d'un courant continu pulsé entre les particules de poudre. Sous l'action combinée de la pression mécanique, de la pression pulsée de décharge et du champ de haute température instantané, les particules de corps frittées génèrent spontanément de la chaleur et activent la surface des particules pour obtenir une densification rapide. Un nouveau type de processus de frittage. Le frittage au plasma Spark présente les avantages d'une vitesse de chauffage rapide, d'un temps de frittage court et d'une température de frittage basse, ce qui contribue à raccourcir le cycle de préparation et à supprimer la croissance des grains de cristal. Le corps fritté obtenu a une microstructure fine contrôlable, une taille de grain fine et une distribution uniforme, et d'excellentes performances globales. . GAO Y et d'autres poudres composites nano-WC-10Co préparées par un procédé de réduction-carbonisation in situ ont été utilisées comme matières premières, le VC a été utilisé comme inhibiteur de croissance des grains et le frittage au plasma par étincelle a été utilisé pour étudier la distribution du carbone à un frittage. température de 1 130 °C et une pression de 60 MPa. L'effet du volume sur les performances du carbure cémenté plasma fritté. Les résultats montrent que la quantité de carbone a une grande influence sur la phase, la structure et les propriétés de l'alliage. Sous l'allocation optimale de carbone, l'alliage présente les caractéristiques d'une structure uniforme et d'une phase pure, avec une dureté et une ténacité à la rupture atteignant 20,50 GPa et 14,5 MPa • m1 / 2 Hao Quan et al. utilisé la poudre composite WC-10Co avec une granulométrie de 250 nm préparée par le procédé de conversion par pulvérisation comme matière première pour le frittage au plasma par décharge, et étudié l'effet de la température et de l'atmosphère de frittage. Les résultats montrent que la température de frittage augmente, la pression dans le four diminue, la phase de cobalt s'évapore et l'alliage s'écarte de la phase d'équilibre. La teneur en Co de la poudre composite WC-10.10Co frittée à 1 250 °C pendant 5 min devient 10.02%. LIU WB et al. ont étudié en détail l'influence des paramètres du processus de plasma de décharge sur la microstructure et les propriétés de l'alliage. Les résultats montrent que pendant le processus de frittage par plasma d'étincelle, la température de début de densification de la poudre composite WC-Co nano/ultrafine est d'environ 804 °C. La dureté HRA, la ténacité à la rupture et la résistance à la rupture transversale de 92,6, 12 MPa • m1 / 2 et 2 180 MPa de matériaux durs hautes performances peuvent être obtenues dans les conditions optimisées de température de frittage de 1 325 °C, pression de 50 MPa, et temps de maintien de 6 à 8 minutes. alliage. Parce que le frittage par plasma d'étincelle a une tension d'impulsion CC spéciale, qui favorise l'écoulement plastique et la diffusion en surface des particules dans le processus de frittage, et le matériau est rapidement densifié à une température relativement basse et en peu de temps. C'est une nouvelle technologie prometteuse. , a été largement étudié dans le monde entier. Cependant, le frittage par plasma d'étincelle est difficile pour le frittage de structures complexes, et l'application industrielle à grande échelle est encore au stade de l'exploration.Fig. 3 Traces d'usure abrasive de la face de coupe nano WC-7CoFig. 4 Coefficient de frottement du nano-carbure et du carbure cémenté ordinaire sous différentes charges3 Conclusion Le carbure cémenté cristal nano/ultrafin est un produit en carbure cémenté à haute performance et à haute valeur ajoutée. Le développement de produits en carbure à grains nano/ultrafins industrialisables est devenu l'un des problèmes à résoudre dans l'industrie du carbure cémenté en Chine. Il est très important de promouvoir le développement sain de l'industrie chinoise des alliages durs. Ces dernières années, sous le fort soutien de la politique nationale, la préparation de poudres composites nano/ultrafines WC-Co en Chine a fait une percée, et les poudres composites nano/ultrafines WC-Co hautes performances ont été progressivement industrialisées. Cependant, afin de produire des carbures cémentés cristallins nano/ultra fins de haute performance avec une qualité stable et des produits fiables, en particulier pour la production à grande échelle de carbures cémentés cristallins nano/ultra fins avec une granulométrie inférieure à 0,2 μm, il est toujours nécessaires pour accroître la recherche et le développement de procédés de préparation liés aux alliages.
Source: Meeyou Carbide