WC 기반 복합 재료의 주요 종류에 대한 현재 연구 1

초경합금은 내화 금속과 결합 금속의 경질 화합물로부터 분말 야금 공정에 의해 만들어진 일종의 초경합금입니다. 우수한 경도와 강도로 인해 많은 분야에서 널리 사용됩니다. 초경합금 재료의 고온 성능 및 내식성이 요구됨에 따라 기존의 초경합금 재료의 성능은 그 사용 요건을 충족시키기가 어렵다. 지난 30 년 동안 많은 학자들이 WC 기반 화합물에 대한 실험 연구를 수행했으며 일련의 연구 결과를 얻었습니다.

화장실 금속

화장실

텅스텐 카바이드에 널리 사용되는 시멘트질 재료는 코발트입니다. WC Co 시스템은 광범위하게 연구되었습니다. CO의 첨가는 WC가 우수한 습윤성 및 접착 성을 갖도록한다. 또한 그림 13.2와 같이 CO를 첨가하면 강도와 인성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

WC 기반 복합재의 주요 종류에 관한 현재 연구 2
WC 기반 복합 재료의 주요 종류에 관한 현재 연구 3

그림 13.3 외부 및 단면 구조를 보여주는 WC Co 분말의 후방 산란 전자 현미경 사진 : (a), (b) F8; (c), (d) M8; 및 (E), (f) C8.

그는 F8, M8 및 C8 분말 및 연마 된 섹션의 후방 산란 전자 이미징을 수행했습니다. 모든 분말은 전형적인 구형을 갖는 것으로 관찰되었다. F8 분말은 미세한 탄화물의 밀집된 축적을 나타내고, M8 및 C8 분말은 약간의 기공을 갖는 비교적 느슨한 축적 구조를 나타낸다. 연마 된 부분에서, 모든 샘플은 명백한 산란 현상을 나타내고, 경도 및 내마모성은 코발트 함량에 반비례한다. 비커스 경도 (HV)는 1500에서 2000 HV30까지 다양하며 파괴 인성은 7에서 15 MPa M1 / 2입니다.이 중요한 변화는 초경 성분, 미세 구조 및 화학적 순도의 함수입니다.

일반적으로 말하자면, 입자 크기가 작을수록 경도가 높고 내마모성이 우수합니다. CO의 부피 분율이 높을수록 파단 인성은 높아지지만 경도와 내마모성은 낮아집니다 (Jia et al., 2007). 따라서 더 나은 성능을 얻으려면 다른 시멘트질 재료를 대신 사용하는 것을 고려해야합니다.

반면에 위와 같은 이유로 전략적으로 과학적이지 않으며 가격 추세에 영향을주기 쉽습니다. 또한 WC와 공동 먼지의 조합은 일회용보다 치명적이므로 걱정이됩니다.

화장실-Ni

니켈은 코발트보다 저렴하고 쉽게 얻을 수 있습니다. 그것은 좋은 강화 특성을 가지고 있습니다. 거친 환경에서 부식 / 산화 성능, 고온 강도 및 내마모성을 향상시키는 데 사용할 수 있습니다. WC Co 합금에 비해 재료의 가소성이 낮습니다. 니켈은 WC에서 잘 용해되기 때문에 WC 기판의 접착제로 사용되므로 이들 사이에 강한 결합이 발생합니다.

화장실-Ag

Ag의 첨가는 WC를 일종의 아크 저항 물질로 만듭니다. 과부하 전류의 작용 하에서, WC는 종종 스위칭 장치에 부하되며, 이는 후자의 공지 된 전기 접촉 저항 (RC)에 기인 할 수있다. WC Ag 복합체의 저항률은 Ag 함량이 증가함에 따라 감소하고, Ag 함량이 증가함에 따라 경도가 감소한다는 점을 언급 할 가치가있다. 이는 WC와 Ag의 경도의 큰 차이로 인한 것이다. 또한, 거친 WC 입자는 접촉 저항이 매우 낮고 안정적입니다.

그림 13.4는 스위치에 의해 생성 된 평균 전기 접촉 저항 (RC)을 보여줍니다.

대부분의 재료의 RC는 10 회의 스위칭주기 후에 안정한 것으로 관찰되기 때문에,은 함량 및 WC 입자 크기가 다른주기 11e50. 은의 접촉 저항은 입자 크기가 4 mm 인 WC에서 50-55 wt% (부피 비율 60% 및 64.6%) 사이이고, 입자 크기가 4 mm 인 WC에서 55-60 wt% (부피 비율 64.6% 및 69%) 사이이다. 0.8 및 1.5 mm. 따라서, 이것은 투자의 초기 구성을 결정하며, 여기서 Ag 매트릭스가 완전히 상호 연결됩니다. 고정 성분의 경우, 1.5 내지 4 mm WC 입자 크기의 접촉 저항 감소가 관찰되었으며, 이는 또한 침투 임계 값을 나타낸다.

화장실

WC 기반 복합 재료의 주요 종류에 관한 현재 연구 4

RE는 고온 경도와 우수한 조합을 가져올 수 있기 때문에 과학자들은 WC Co보다 우수한 성능을 얻기 위해 텅스텐 카바이드를 사용하여 레늄을 강화하고 있습니다.

그림 13.4 사이클 11에서 50 사이의 WC 기판의 접촉 저항에 대한 상이한 Ag 함량 및 WC 입자 크기에서의 평균 전기 접촉 저항의 비는 co 또는 Ni이다. WC coere (20% RE 함량)의 미세 구조 특성에 따르면, WC coere가 CO에 유지되고 HCP 구조를 계속 형성하여 합금의 경도를 향상시키는 것으로 기술되어있다. 연구원들은 또한 WC Ni에서 re를 강화하고 유사한 추론을 발견했다. WC Co의 최대 경도와 2 배의 내구성으로 인해이 합금은 경쟁력있는 공구 부품을 제조하는 데 사용됩니다. WC 및 Re 파우더를 냉간 프레스 한 후 특허를받은 핫 프레싱 공정을 수행 할 때 2400kg / mm ~ 2 이상의 HV가 관찰되었습니다 (WC-Co의 경우 1700kg / mm ~ 2 비교).

화장실 금속 간

화장실 -FeAl

지난 수십 년 동안 세라믹 접착제로서 금속 간 화합물이 사람들의 관심을 끌었습니다. 철 알루미나 이드는 우수한 내 산화성 및 내식성, 낮은 독성, 높은 경도, 우수한 내마모성, 고온 안정성 및 우수한 습윤성을 갖는다. 바인더로서 열역학적으로 WC에 적합합니다. WC FeAl 및 WC Co의 경도 및 파괴 인성은 기본적으로 동일합니다. WC Co 합금의 경도 및 내마모성은 기존 WC Co 합금의 경도와 내마모성과 유사합니다. 입도를 최적화 할 수 있다면 전통적인 WC Co를 대체 할 수 있다고 생각할 수 있습니다. 다른 볼 밀링 및 / 또는 건조 공정으로 제조 된 WC FeAl 혼합 분말의 입자 크기 분포 곡선은 그림 13.5에 나와 있습니다. 그림 13.5의 3 가지 곡선은 이봉 분포입니다. 그림 13.5에서 작은 입자 크기의 왼쪽 피크는 단일 WC 입자의 왼쪽 피크에 해당합니다. 더 큰 입자 크기의 정확한 피크 값은 일부 WC 입자를 함유하는 FeAl 단편의 피크 값에 해당한다. 올바른 피크가 움직일 때, 왼쪽 피크는 연삭 및 / 또는 건조 공정에 의존하지 않습니다. DR 분말 (급속 건조를위한 용매로서 탈수 된 에탄올)의 정확한 피크는 다른 두 분말의 해당 피크로 이동한다.

WC 기반 복합 재료의 주요 종류에 관한 현재 연구 5

그림 13.5 다양한 분말 공정으로 제조 된 WC-FeAl 혼합 분말의 입자 크기 분포.

화장실 세라믹스

화장실-MgO

WC 기반 복합재의 주요 종류에 관한 현재 연구 6

WC-mgo 복합 재료는 WC 매트릭스에 MgO 입자의 첨가로 인해 널리 사용되어 왔으며, 이는 경도에 거의 영향을 미치지 않으며 재료의 인성을 상당히 개선시킨다. 경도는 인성과 반비례하지만,이 합금의 경우, 경도 손실이 매우 작을 때 인성이 얻어진다. 연구 된 재료에 소량의 VC, Cr3C2 및 기타 입자 성장 억제제를 추가하면 소결 공정에서 입자 성장을 제어 할뿐만 아니라 재료의 기계적 특성을 개선 할 수 있습니다.

WC-Al2O3

Al2O3는 기계적, 물리적 특성이 우수하기 때문에 WC 용 보강재로 사용되며 그 반대도 마찬가지입니다.

소결 온도 및 유지 시간은 wc-40vol% Al2O3 복합체의 미세 구조 및 기계적 특성에 상당한 영향을 미친다. 소결 온도 및 유지 시간이 증가함에 따라, 상대 밀도 및 입자 크기가 증가한다. 동시에, 고압 및 파괴 인성의 값이 먼저 증가한 다음 감소합니다. 균열 경로의 미세 구조는 균열 브리징 및 균열 편향의 존재를 나타낸다. wc-40vol% Al 2O 3 복합재에서 주요 강화 메커니즘은 2 차 및 측면 균열 생성입니다. 다른 연구에 따르면 HV는 약 20e25gpa이고 파괴 인성은 5e6mpa.m1 / 2입니다.

그림 13.6은 알루미나 함량에 따른 경도, 파괴 인성 및 가로 파괴 강도의 변화 경향을 보여줍니다. 이 값은보고 된 값과 상당히 다르다는 점에 유의해야합니다 (Mao et al., 2015). 순수 WC는 경도가 가장 높고 파괴 인성이 가장 낮습니다. Al2O3의 첨가는 파괴 인성을 향상 시키지만, 순수한 알루미나의 경도는 순수한 WC의 경도보다 낮으며, wc-al2o3 복합체의 경도는 감소한다. 그림 13.6의 다른 결과는 기계적 성질이 알루미나 함량뿐만 아니라 다른 기판의 생산 공정 및 등급에 의존한다는 것을 보여줍니다. 

화장실 연마재

화장실 cBN

CBN은 경도, 열 안정성 및 철과의 반응 활성이 우수하기 때문에 WC Co에 CBN을 첨가하면 내마모성, 경도 및 재료의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. CBN이 WC 매트릭스로 강화되면 강한 접착력이 생성됩니다. 또한, 균열 변형 또는 CBN 입자의 가교에 의해 더 나은 파괴 인성을 얻을 수있다. CBN 첨가 과정에서 2 가지 주요 장애물은 CBN에서 hBN으로의 전환 및 B와 N 사이의 강한 공유 결합으로, CBN과 초경합금의 소결 능력이 낮습니다.

화장실 다이아몬드

WC 다이아몬드는 파괴 인성, 균열 성장 저항 및 반사 저항이 우수합니다. 이 재료는 다이아몬드가 흑연으로 변하는 것을 막기 위해 열역학적 조건에서만 생산할 수 있습니다. 이 재료의 성능을 향상시키기위한 더 많은 연구를 통해, 우리는 엄청난 비용 격차를 해소 할 수 있습니다.

ko_KR한국어