Quando os grãos de WC no carboneto cimentado são inferiores a 0,5 μ m, quanto mais finos são os grãos, menores os defeitos e maiores são a resistência à flexão e a dureza. O tamanho de partícula do pó de WC usado para produzir carboneto de cimento ultrafino é muito menor que o do pó de WC usado no metal duro em geral. O pó de WC tem alta atividade e é fácil de causar crescimento de grãos no processo de sinterização, que é uma das fontes de crack.

Atualmente, existem dois métodos principais para controlar o tamanho do grão:

Primeiro, um novo processo de sinterização é adotado. Os resultados mostram que a densificação de dezenas de pós compostos de nano WC Co pode ser concluída após a sinterização a 1400 ℃ por 30s, e o tamanho do grão é de 0,2 μm, mas se o tempo de sinterização for estendido para 60s, o tamanho do grão crescerá rapidamente a 2,0 μ M. Os novos processos de sinterização que podem ser usados para o pó compósito de metal duro nano WC Co incluem principalmente sinterização por microondas, sinterização por prensagem isostática a quente, sinterização por plasma de descarga e sinterização em dois estágios.

Segundo, a adição de inibidores do crescimento de grãos para inibir o crescimento de grãos, VC, TAC e Cr3C2 são frequentemente inibidores.

Neste artigo, são introduzidos o mecanismo de inibição, os fatores que afetam o efeito dos inibidores, a maneira de adicionar inibidores, os inibidores comumente usados, o desenvolvimento dos inibidores mais recentes e a influência dos inibidores nas propriedades abrangentes das ligas.

Aplicação de Inibidores de Crescimento de Grãos em Carboneto Cimentado 2

Mecanismo de inibição e fatores de influência de inibidores

A força motriz para o crescimento de grãos de metal duro vem da redução da energia superficial. O crescimento de grãos do WC ocorre principalmente através do mecanismo de precipitação por dissolução do WC, ou seja, o WC de grão pequeno se dissolve na fase líquida e precipita na superfície do WC de grão grande. Para os carbonetos cimentados com WC Co, o engrossamento dos grãos de WC pode ser limitado pela adição de inibidores de crescimento de grãos.  

A adição de inibidores diminui a taxa de precipitação por dissolução do WC e existem três mecanismos de inibição:

1. O inibidor adsorve na superfície das partículas de carboneto, o que reduz a energia da superfície do vaso sanitário e a solubilidade do vaso na fase líquida.

2. O inibidor se dissolve no CO líquido, o que diminui o crescimento do WC através da recristalização líquida.

3. A migração da interface WC foi prejudicada pela segregação de inibidores ao longo da interface WC / WC, o que impediu a agregação e o crescimento de partículas de WC.

O efeito inibidor dos inibidores é determinado pelos seguintes fatores:

1. Diminuir o tamanho das partículas do pó de WC aumenta a área limite dos grãos dos inibidores da WC Co. pode ser amplamente distribuída na superfície da WC, mas não pode ser aumentada indefinidamente. Seu valor limite depende da concentração de saturação na fase de ligação.

2. Teor de cobalto. Com baixo teor de aglutinante e golpe livre curto, o inibidor é fácil de desempenhar seu papel em uma certa temperatura.

3. Uniformidade da mistura de pós. A distribuição desigual da fase aglutinante no pó misto levará à diferença da área de efeito dos inibidores no crescimento de grãos de WC no processo de sinterização; a distribuição desigual ou o tamanho grande dos inibidores no pó misto prolongará a via de difusão exigida pelos inibidores

4. Temperatura de sinterização da liga. Com o aumento da temperatura de sinterização, é necessário aumentar a quantidade de fase líquida e o conteúdo do inibidor de crescimento de grãos para manter a alta concentração de inibidor na fase líquida. Portanto, quanto menor o tamanho do pó, menor o teor de cobalto, quanto mais uniforme a mistura de pó e menor a temperatura de sinterização, melhor será o efeito de inibição do inibidor.

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Adicionando maneiras de inibidor de crescimento de grãos

Os inibidores são adicionados principalmente de três maneiras:

1. WC, CO e inibidor de crescimento de grãos foram misturados no processo de moagem úmida.

2. Antes da carbonização, misturou-se o óxido correspondente ao inibidor de crescimento de grãos.

3. O terceiro método é misturar por via úmida a solução salina do inibidor com tungstênio azul ou amarelo e formar pó de revestimento com tungstênio azul ou tungstênio amarelo antes da redução e, em seguida, realizar mais decomposição e redução térmica.

Aplicação de Inibidores de Crescimento de Grãos em Carboneto Cimentado 4

Tipos de inibidores de crescimento de grãos

Carbonetos metálicos de transição

Os carbonetos de metais de transição são inibidores comuns do crescimento de grãos. A eficácia dos carbonetos de metais de transição na inibição de grãos de WC está relacionada à sua própria estabilidade termodinâmica. A ordem de sua estabilidade termodinâmica é VC> Cr3C2> NBC> TAC> tic> ZrC> HFC. No entanto, cada tipo de carboneto tem uma quantidade máxima que pode ser adicionada, o que não tem mais efeito na inibição do crescimento de grãos de WC. A uma certa temperatura, a quantidade de aditivos de carboneto depende da concentração de saturação do carboneto na fase aglutinante e do conteúdo da fase aglutinante. A Tabela 2 mostra a solubilidade de vários aditivos na fase CO. Pode ser observado na tabela que VC e Cr3C2 têm a maior solubilidade na fase CO e a temperatura eutética binária mais baixa, sendo amplamente utilizados como inibidores de crescimento de grãos de WC Co.

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Elemento de terras raras

O elemento de terras raras é um dos aditivos comuns, que podem inibir o crescimento dos grãos, melhorar a distribuição da estrutura, purificar os limites dos grãos e desempenhar um papel eficaz no fortalecimento e no endurecimento do metal duro. Ao mesmo tempo, as terras raras também podem reduzir a temperatura de sinterização do carboneto cimentado, o que pode resolver a contradição entre o controle do crescimento dos grãos e a densificação por sinterização. o aumento do estresse macro compressivo na superfície da liga também é uma razão importante para o aumento da resistência do carboneto cimentado WC Co pela adição de óxidos de terras raras.

Boro e fósforo

Verificou-se que a temperatura de sinterização do carboneto cimentado com boro pode ser reduzida para 1340 ℃, com a diminuição da temperatura de sinterização, os microgrãos da liga são obviamente refinados, o que é propício para a melhoria do desempenho da liga e a a adição de boro tem pouco efeito sobre a molhabilidade da fase de ligação e da fase WC, e a resistência à flexão da liga não é afetada. A temperatura de sinterização da WC Co pode ser reduzida para 1050-1100 ℃ adicionando uma pequena quantidade de Ni e P em pó. O mecanismo é que a temperatura eutética do Ni-P é muito menor do que o ponto de fusão do Co., após a adição de Ni e P, a fase líquida pode aparecer a uma temperatura mais baixa, o que torna a dissolução e a precipitação de partículas sólidas e a formação de A estrutura ocorre com antecedência e o processo de sinterização é mais suficiente, inibindo o crescimento de grãos de WC.

Inibidor de metal molibdênio cobre

A adição de uma pequena quantidade de Cu ao metal duro wc-13fe / Co / Ni pode refinar os grãos de WC esferoidizados. Isso ocorre principalmente porque o Cu se dissolverá no ligante Fe / Co / Ni durante o processo de sinterização, reduzindo a solubilidade do WC no ligante, reduzindo assim a taxa de crescimento de grãos durante o processo de dissolução e precipitação. E o cobre também esferoidiza grãos de WC. No processo de sinterização do carboneto cimentado, o molibdênio é revestido em torno da fase cimentada, o que melhora a molhabilidade entre a fase cimentada e a fase cimentada, de modo a refinar as partículas da fase cimentada

Efeito do inibidor de crescimento de grãos nas propriedades da liga

O efeito dos inibidores de crescimento de grãos nas propriedades da liga é refletido principalmente na dureza e resistência à flexão da liga. Diferentes aditivos possuem diferentes mecanismos de inibição do tamanho dos grãos, de modo que diferentes inibidores de crescimento de grãos têm efeitos diferentes nas propriedades.

Carbonetos metálicos de transição

A adição de VC, Cr 3C 2 e outros aditivos pode efetivamente melhorar a resistência ao calor e ao desgaste do carboneto cimentado WC Co. Além disso, a resistência à alta temperatura e a dureza à alta temperatura da liga podem ser efetivamente melhoradas quando o aditivo é apropriado, mas a resistência à temperatura ambiente da liga pode ser reduzida e a liga se torna quebradiça. Portanto, a quantidade de aditivos deve ser controlada dentro de um determinado intervalo. Por exemplo, para as ligas WC-6% CO e WC-10% Co, a adição de cr2c3 reduziu a resistência à flexão à temperatura ambiente da liga. Quando o teor de Cr 2C 3 é de 0,3% ~ 0,5% (fração mássica do teor de CO), a resistência à flexão à temperatura ambiente da liga alta de Co não será afetada obviamente, mas para a liga baixa de Co, a resistência à flexão da temperatura ambiente será reduzida. ser diminuído obviamente. A adição de TAC e NBC resultará no mesmo resultado. Foi encontrado o efeito do VC na microestrutura e nas propriedades dos carbonetos de cimento wc-6.5% Co. Verificou-se que o VC inibiu o crescimento de grãos de WC, o que resultou em óbvio refinamento de grãos e estreitou a distribuição do tamanho dos grãos. O tamanho do grão diminuiu de 0,5-1 µm sem adicionar VC a 0,15 µm com a adição de 2,0% VC. Ao mesmo tempo, a dureza da liga é bastante aprimorada com a adição de VC, e o valor máximo é de 94,1 HRA quando o conteúdo de VC é 2,0%. Mas também reduz a resistência da liga Quando o conteúdo de VC é 0,5%, a dureza e a tenacidade da liga são 93,0 hra e 11,2MPa · M 1/2, e as propriedades abrangentes são as mais altas. A adição de TAC pode não apenas impedir que os grãos de WC cresçam demais, mas também reduzir o teor de carbono da liga

Elemento de terras raras

A dureza da liga WC-20 (Fe / Co / Ni) aumentou com o aumento do teor de terras raras. A adição de terras raras pode melhorar as propriedades da liga w-co-ti, especialmente a resistência ao impacto de Shejin. Ao mesmo tempo, terras raras podem inibir a agregação de grãos e o crescimento da solução sólida (Ti, w) C e refinar os grãos. Quando o óxido de terras raras é adicionado à liga de Ni Ni, a força da fase de ligação Ni aumenta devido ao reforço da dispersão do óxido de terras raras. Quando o teor de terras raras é de 1,2% ~ 1,6% de metal de ligação, a resistência à flexão da liga atinge o valor máximo (1680mpa quando CeO 2 é adicionado, 1900mpa quando Y2O3 é adicionado). A resistência à flexão da liga WC-8% Co é aumentada até um certo ponto adicionando 0,25% ~ 1,00% do óxido de terras raras misto e pode ser aumentada em 11,5% ao adicionar 0,25% ~ 0,50% do óxido de terras raras, mas a adição excessiva de terras raras levará à diminuição da resistência à flexão. Portanto, a resistência à flexão do metal duro com elementos de terras raras pode ser bastante aprimorada.

Inibidores de metais Cu & Mo

A adição de uma pequena quantidade de cobre ao carboneto cimentado pode não apenas melhorar a resistência da liga, mas também melhorar a resistência ao impacto da liga.

Quando uma pequena quantidade de cobre é adicionada ao WC-13% Fe / Co / Ni, a dureza da liga diminui, enquanto a resistência à flexão aumenta muito. Quando a quantidade de cobre é de cerca de 0,8%, a resistência à flexão e a dureza da liga são 2370 MPa e hra84.4, respectivamente. Veja a tabela 3 abaixo. Quando o Mo foi adicionado à WC Co, a resistência à flexão e a Índia aumentaram com o aumento da adição de Mo. A resistência à flexão alcançou o valor máximo quando a adição de Mo foi 5% e atingiu o valor máximo de 19,25gpa quando a adição de Mo foi 7,5%. No entanto, quando a quantidade de Mo é superior a 5%, a resistência à flexão diminui gradualmente, devido à fragilização da amostra causada pela presença do composto intermetálico CO3(Cortar)3C.

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