베이징 대학의 우수한 특성을 가진 텅스텐 카바이드의 새로운 획기적인-Meetyou 카바이드

높은 경도와 내마모성으로 인해 텅스텐 카바이드 "산업용 치아"로 알려진 다양한 가공 도구 재료로 널리 사용됩니다. 그 중 (주)WC 텅스텐 카바이드 가장 큰 생산 및 소비 텅스텐 카바이드 기재. 수십 년의 개발 끝에 엔지니어링 응용 프로그램에서 텅스텐 카바이드 , 경도 및 내마모성은 기본적으로 서비스 성능 요구 사항을 충족시킬 수 있으며, 파괴 강도 및 충격 인성은 응용의 확장의 병목 현상입니다. 텅스텐 카바이드 특히 고급 애플리케이션입니다. 오랫동안 강화 및 강화 메커니즘에 대한 체계적인 이해가 부족합니다. 텅스텐 카바이드 이는 첨가제가 포함 된 일종의 금속 세라믹 이중상 복합재 및 다상 복합재입니다. 이러한 종류의 재료 시스템의 다 성분, 구조, 기계적 거동 및 포괄적 인 성능 사이의 관계는 추가 연구가 필요합니다.

내용물 숨다

1 1. 과학적 문제

2 2.연구 진행

1.과학적 문제ems

현재, 분야의 일반적인 기본 연구 과학적 문제 텅스텐 카바이드 엔지니어링 응용 프로그램에서 다음과 같이 요약 할 수 있습니다.

초 미세 및 나노 결정의 산업적 제조에서 텅스텐 카바이드 결정립 성장 억제제를 첨가하여 결정립 성장을 제어해야한다. 그러나 억제제는 일반적으로 인성 및 강도에 악영향을 미칩니다. 텅스텐 카바이드 . 억제제 유래 미세 구조의 안정성 제어 인자와 미세 구조 및 기계적 특성에 미치는 영향을 완전히 이해해야한다. 텅스텐 카바이드 .

서브 마이크론 이하의 경질 상 입자 크기가 감소함에 따라, 내부 계면은 점차적으로 인성 및 강도에 영향을 미치는 주요 요인이된다. 텅스텐 카바이드 . 그러나 WC / CO 및 WC / WC 경계를 안정화시킬 수있는 요인과 안정화 메커니즘은 잘 알려져 있지 않으며 저에너지 인터페이스의 형성 및 진화 메커니즘은 잘 알려져 있지 않습니다.

기계적 행동과 미세 메커니즘의 연구를 통해 텅스텐 카바이드 실온 및 고온에서, 서비스 프로세스에서의 강화 및 강화 메커니즘에 대한 이해가 깊어 져서 고성능의 설계 및 준비를 안내 할 수있다 텅스텐 카바이드 . 현재, 미세 변형 메커니즘, 소성 원 및 고온의 기계적 거동에 대한 체계적인 이해가 없다. 텅스텐 카바이드 .

2.연구 진행

베이징 공과 대학의 Song Xiaoyan 교수 팀은 엔지니어링 응용 프로그램의 실제 문제에 대한 일련의 기본 연구를 수행했습니다. 텅스텐 카바이드 . 2013 년 연구팀은 처음으로 나노 결정질을 준비했습니다 텅스텐 카바이드 고밀도 및 고 인성 모두를 갖는 고밀도 및 균일 한 구조를 갖는 블록 재료 및 나노 결정 성 2상의 계면 응집성 강화 이론을 제시 함 텅스텐 카바이드 (ACTA mater. 2013, 61, 2154-2162), in-situ 기계적 실험에서 완전히 검증되었습니다(mater. Res. lett. 2017, 5, 55-60). 최근 이론적 모델링과 실험적 설계를 결합하여 연구 그룹에서 나타날 수 있는 다양한 "인터페이스 구조"에 대해 깊이 연구하고 있습니다. 텅스텐 카바이드 재료, 그리고 2-6 원자 층 두께, 영향 요인, 안정화 접근 및 마이크로 메커니즘을 가진 여러 종류의 인터페이스 구조를 발견했습니다. 첨가제의 최적화와 구성의 미세 조정을 기반으로 인터페이스 구조의 안정성을 정확하게 제어 할 수 있습니다. V, Cr, Ti, Ta 및 Nb와 같은 다양한 원소를 갖는 상 계면 정합 물질의 입자 간 파괴 방지 메커니즘이 제안되어있다. 더욱이, 낮은 에너지 경계에서 ∑ 2 및 ∑ 13A의 형성 및 진화에 대한 계면 구조 안정성 및 표면 에너지 이방성의 영향은 결정립 성장 억제제를 최적화하고 소결 치밀화 온도를 제어함으로써 얻어졌다. 따라서, WC / CO 응집성 상 경계 대 WC / WC 저에너지 입자 경계 분포의 비를 증가시키는 제어 가능한 제조 문제 텅스텐 카바이드 해결됩니다. 관련 성과는 Acta mater에 연속적으로 게재되었습니다. 2018, 149, 164-178 및 Acta mater. 2019, 175, 171-181 "complexions in WC Co 텅스텐 카바이드 s" 및 "WC Co의 저에너지 입계 텅스텐 카바이드 에스". 기초연구를 중심으로 연구단과 기업이 협력하여 초고강도, 고인성 제조 텅스텐 카바이드 5200mpa 이상의 평균 횡 파괴 강도와 13.0mpa · M1 / 2 이상의 파괴 인성을 갖는 봉재 파괴 강도 값은 유사한 것 중에서 가장 높은 파괴 강도의 지수입니다. 텅스텐 카바이드 세계에서보고되었습니다.

또한, 연구 그룹은 텅스텐 카바이드의 미세 구조, 기계적 거동 및 포괄적 인 속성 사이의 관계에 대한 많은 연구를 수행했습니다. 실험의 측면에서, 외부 하중 하에서 텅스텐 카바이드의 미세 구조 진화, 특히 전위 및 적층 결함 운동 법칙은 현장 기계적 실험을 통해 실현되었다.

미세 구조 특성화 및 결정학 분석을 통해, 고강도 및 인성 텅스텐 카바이드에서 경질 상 및 연성상의 결정 결함의 상호 작용 메커니즘이 제안되었으며, 균열 핵 생성을 지연시키고 균열 성장에 저항하는 효과의 메커니즘이 밝혀졌다. 특히, 텅스텐 카바이드의 변형 거동을 고려하여, WC상의 주 슬립 시스템은 실온에서 압축 바의 전위를 생성 할 수 있고, 고온에서 새로운 슬립 시스템의 활성화는 소성 기여를 제공 할 수 있으며, 이는 정량적으로 텅스텐 카바이드의 소성 변형과 슬립 시스템의 이동 및 전위와 온도에 따른 변화 규칙 간의 관계를 나타냅니다. 시뮬레이션 계산의 측면에서, 분자 역학 방법에 의해 실온 및 고온에서이 결정 및 다결정 텅스텐 카바이드의 기계적 거동을 연구하였고, 결정립계, 상 경계, 과립 내 결함 및 입도에 대한 결정립의 영향에 대한 미세 메커니즘 텅스텐 카바이드의 변형 및 파괴 거동이 원자 규모로 명확 해졌다. 전자 스케일에서, 전자 상태의 밀도 및 WC의 결합 형태가 제 1 원리에 의해 계산 및 분석되고, WC의 높은 경도의 미세 메커니즘이 명확해진다.

WC의 탄성 계수와 경도는 일함수가 높은 금속 원소의 마이크로 고용체에 의해 더욱 향상될 수 있으며, 그 다음 더 높은 경도의 고용체 비결합상 WC 벌크 재료가 실험에서 성공적으로 합성되었음을 제안합니다. 2019년, 위의 연구 성과는 국제 저명 학술지인 크리스탈 저널: Acta crystal에 3편의 연속 논문으로 게재되었습니다. 2019, B75, 134-142(제1저자는 Fang Jing, 석사과정); 액타 크리스탈. 2019, B75, 994-1002(제1저자는 Dr. LV Hao임); 액타 크리스탈. 2019, B75, 1014-1023(제1저자는 박사과정 학생 Hu Huaxin임). 메조 및 매크로 스케일에서 텅스텐 카바이드의 실제 3차원 구조를 기반으로 하는 유한 요소 모델이 설정됩니다. 베어링 공정에서 준비된 잔류 열응력과 외부 응력의 상호 작용에 따른 텅스텐 카바이드의 불균일 변형 응답 및 소성 변형 거동을 연구합니다. 미세구조 변형거동 파괴인성 간의 관계가 밝혀졌다. 이 업적은 int에 게시되었습니다. J. plasticity, 2019, 121, 312-323(제1저자는 Dr. Li Yanan).

그림 1. VC 및 Cr3C2를 추가하여 형성된 WC / CO 위상 경계의 인터페이스 구조 및 진화 특성