소결 온도가 Tac Carbide에 영향을 미치는 3가지 측면

TaC 탄화물은 전통적인 WC-Co 탄화물이 더 이상 더 높은 제품 품질에 대한 사람들의 요구를 충족시킬 수 없기 때문에 산업 생산에 투입된 최초의 탄화물 중 하나였습니다. TaC는 탄화물의 고온 성능을 향상시키는 것으로 간주됩니다. Meetyou Hardmetal Corp.은 다양한 입자 크기의 WC를 연구 대상으로 사용하여 다양한 온도에서 소결된 TaC 텅스텐 카바이드의 특성을 연구하는 다음과 같은 실험을 수행했습니다.

실험방법

탄화물의 조성은 w(Co)=6.0% 및 w(TaC)=1.85%로 구성됩니다. WC 분말에서 평균 Fechner 크기가 4.90μm인 입자의 질량 분율은 44%이고, 0.89μm 크기의 입자의 질량 분율은 56%입니다.

볼 대 분말 비율은 4:1이며, 혼합물을 직경 160mm 볼밀에서 에탄올에 50r/min의 속도로 65시간 동안 습식분쇄한다. 그런 다음 고무 가공 절차를 통해 분말을 20mm x 5.4mm x 6.5mm 크기의 B형 막대에 밀어 넣습니다. 바는 진공 탈랍로에서 1425℃, 1450℃, 1500℃에서 각각 1.5시간 동안 소결됩니다.

이후 우리 실험진은 주사전자현미경을 이용하여 재료의 미세구조를 분석하고, 분석저울을 이용하여 밀도를 측정하고, 비커스경도계(HV30, 압력시간 15초)를 이용하여 비커스경도를 측정하고, 인장시험기를 제작하고 보자력계를 이용하여 보자력을 측정하였다.

TaC 탄화물에 대한 실험 데이터

얻은 TaC 탄화물 재료의 미세 구조는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 2에서 알 수 있듯이 소결온도 1425°C에서는 결정립 크기가 주로 초미립자에 분포하여 정규분포를 보이고 있음을 알 수 있다. 1450°C의 소결 온도에서 입자 크기는 인접한 초미세 및 초미세 입자에 집중되어 전체 통계의 거의 70%를 차지합니다. 나노결정의 수도 최고치에 도달했다.

소결 온도 1500°C에서는 결정립 크기가 주로 초미세 결정립에 분포하나, 일부 결정립이 크게 성장하여 나노결정과 초미세 결정립의 비율이 감소하고 중결정립의 비율이 증가함을 알 수 있다. 크기가 크고 거친 입자로 인해 입자 크기 분포가 더 분산됩니다.

실험결과 분석

소결 온도가 기계적 특성에 미치는 영향

얻은 TaC 탄화물 재료의 미세 구조와 특성은 그림 2에 나와 있으며, 여기서 소결 온도가 증가함에 따라 샘플의 굽힘 강도와 경도가 증가합니다. 따라서 1500°C에서 소결하면 TaC 탄화물 입자 크기가 계속해서 커집니다. 그림 3에서 소결 온도가 증가함에 따라 굽힘 강도 값이 약간 증가하는 것을 볼 수 있습니다.

WC 평균 입자 크기의 균일성이 향상됨에 따라 탄화물의 굽힘 강도가 증가합니다. 샘플을 1450°C에서 소결하면 평균 입자 크기 분포가 균일하고 굽힘 강도가 약간 증가합니다. 1500°C에서 소결할 경우 지나치게 높은 소결 온도로 인해 용해-석출 과정을 통해 WC 입자가 성장하게 되며, 입자 크기의 증가는 탄화물의 굽힘 강도를 향상시키는 데 유리합니다. 그러나 전반적으로 온도 증가에 따른 굽힘강도 값의 변화는 914 MPa에서 1081 MPa로 그리 크지 않습니다.

밀도와 보자력에 대한 소결 온도의 영향

그림 4는 소결온도의 변화에 따른 시료의 밀도와 보자력의 변화곡선을 보여준다. 밀도는 분말야금재료의 중요한 물성 중 하나이며, 소결 시 치밀도의 변화는 밀도의 변화와 밀접한 관련이 있다.

425℃ 소결에서는 수축이 불완전하고 공극이 존재하여 밀도값이 낮아진다. 소결 온도가 높을수록 결합상의 유동성이 향상되어 기공을 제거하고 탄화물 밀도를 높이는 데 유리합니다.

온도가 1,500 ℃로 상승하면 Co의 휘발로 인해 액상의 양이 감소하여 기공충진에 도움이 되지 않아 밀도값이 감소하게 된다.

보자력은 WC-Co 탄화물에서 보자력은 주로 Co 함량 및 분산과 관련이 있습니다. 탄화물에 비자성 eta 상이 나타나면 Co 상 양의 감소와 WC 입자의 미세화로 인해 보자력이 증가합니다. 정상적인 미세구조를 갖는 탄화물에서는 탄소 함량이 감소함에 따라 Co 상의 텅스텐 함량이 증가하여 Co 상을 강화시키고 보자력이 증가한다. 1450℃ 소결 시 시료의 입자가 미세화되고 균일하게 분포되어 Co 상의 분산이 극대화되어 보자력이 극대화됩니다.

결론

본 연구에서는 입자 크기가 다른 WC 원료를 사용하여 TaC 탄화물을 제조하고 서로 다른 온도에서 소결했습니다. 다음과 같은 결론이 도출되었습니다.

1. 실험 조건에서 탄화물의 경도, 밀도, 보자력은 모두 온도에 따라 처음에는 증가하다가 온도에 따라 감소하며, 소결 온도는 탄화물의 굽힘 강도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 1450℃에서 소결하고 1.5시간 동안 유지했을 때 비커스 경도(HV30) 1668.8, 굽힘 강도 988MPa, 밀도 14.87g/cm3, 보자력 15.2kA/m.
2. 혼합 입자 크기 WC를 사용할 때 TaC는 1450℃에서 WC 입자에 대한 최고의 억제 효과를 나타냅니다.