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O carboneto cimentado é um tipo de carboneto cimentado produzido pelo processo de metalurgia do pó a partir do composto rígido de metal refratário e metal de ligação. Devido à sua boa dureza e resistência, é amplamente utilizado em muitos campos. Com o requisito de desempenho em alta temperatura e resistência à corrosão de materiais de metal duro cada vez mais alto, o desempenho dos materiais de metal duro existentes é difícil de atender aos requisitos de uso. Nos últimos 30 anos, muitos estudiosos realizaram pesquisas experimentais em compostos baseados em WC e obtiveram uma série de resultados de pesquisa.

Metais sanitários

WC-Co

O material cimentício amplamente utilizado no carboneto de tungstênio é o cobalto. O sistema WC Co foi estudado extensivamente. A adição de CO faz com que o WC tenha boa molhabilidade e adesão. Além disso, como mostra a Figura 13.2, a adição de CO também pode melhorar significativamente a força e a resistência.

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Figura 13.3 Micrografia eletrônica de retrodispersão do pó de WC Co mostrando as estruturas externas e transversais: (a), (b) F8; (c), (d) M8; e (E), (f) C8.

Ele realizou imagens eletrônicas com retroespalhamento de pós F8, M8 e C8 e suas seções polidas. Observou-se que todos os pós têm forma esférica típica. O pó F8 mostra um acúmulo denso de carbonetos finos, enquanto o pó M8 e C8 mostra uma estrutura de acúmulo relativamente frouxa com alguns poros. Na seção polida, todas as amostras mostram um fenômeno óbvio de dispersão, e a dureza e a resistência ao desgaste são inversamente proporcionais ao teor de cobalto. A dureza Vickers (HV) varia de 1500 a 2000 HV30, e a tenacidade à fratura varia de 7 a 15 MPa M1 / 2. Essa mudança significativa é uma função da composição de carboneto, microestrutura e pureza química.

De um modo geral, quanto menor o tamanho das partículas, maior a dureza e melhor a resistência ao desgaste. Quanto maior a fração volumétrica de CO, maior a tenacidade à fratura, mas menor a dureza e a resistência ao desgaste (Jia et al., 2007). Portanto, para obter melhor desempenho, é inevitável considerar o uso de outros materiais cimentícios.

Por outro lado, por causa das razões acima, não é uma estratégia científica e fácil de afetar a tendência dos preços. Além disso, a combinação de WC e poeira é preocupante porque são mais letais do que qualquer uso único.

WC-Ni

O níquel é mais barato e mais fácil de obter do que o cobalto. Tem uma boa propriedade de endurecimento. Pode ser usado para melhorar o desempenho de corrosão / oxidação, resistência a altas temperaturas e resistência ao desgaste em ambientes agressivos. Comparado com a liga WC Co, a plasticidade do material é menor. Como o níquel se dissolve bem no WC, ele é usado como adesivo para substratos do WC, o que resulta em uma forte ligação entre eles.

WC-Ag

A adição de Ag torna o WC um tipo de material resistente a arco. Sob a ação da corrente de sobrecarga, o WC é frequentemente carregado em dispositivos de comutação, que podem ser atribuídos à conhecida resistência de contato elétrico (RC) deste último. Vale ressaltar que a resistividade do composto WC Ag diminui com o aumento do teor de Ag, e a dureza diminui com o aumento do teor de Ag, devido à grande diferença entre a dureza do WC e Ag. Além disso, os grãos de WC grosseiros têm resistência de contato muito baixa e estável.

A Figura 13.4 mostra a resistência média do contato elétrico (RC) produzida pelo comutador

Ciclo 11e50 com conteúdo de prata diferente e tamanho de partícula do WC, porque a RC da maioria dos materiais é estável após 10 ciclos de comutação. A resistência de contato da prata está entre 50-55 wt% (relação de volume 60% e 64.6%) no banheiro com tamanho de partícula de 4 mm e entre 55-60 wt% (relação de volume 64.6% e 69%) no banheiro com tamanho de partícula de 0,8 e 1,5 mm. Portanto, isso determina a composição inicial do investimento, onde a matriz Ag está totalmente interconectada. Para componentes fixos, foi observada uma diminuição na resistência de contato entre 1,5 e 4 mm de tamanho de partícula WC, o que também marca o limiar de permeação.

WC-Re

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Os cientistas estão usando o carboneto de tungstênio para fortalecer o rênio, a fim de obter melhor desempenho que o WC Co, porque o ER pode trazer dureza a alta temperatura e boa combinação

Figura 13.4 a razão entre a resistência média de contato elétrico com diferentes conteúdos de Ag e tamanho de partícula de WC e a resistência de contato do substrato de WC durante os ciclos 11 a 50 é co ou Ni. De acordo com as características microestruturais do WC coere (conteúdo de 20% RE), é descrito que o WC coere retido no CO e continua a formar a estrutura HCP, melhorando assim a dureza da liga. Os pesquisadores também reforçaram o re-WC Ni e encontraram inferências semelhantes. Devido à sua dureza mais alta e ao dobro da durabilidade da WC Co, a liga é usada para fabricar peças de ferramentas competitivas. Ao prensar a frio os pós WC e Re seguidos por um processo patenteado de prensagem a quente, foram observados mais de 2400 kg / mm ~ 2 de HV (em comparação com 1700 kg / mm ~ 2 para WC-Co)

Intermetallics do WC

WC-FeAl

Nas últimas décadas, compostos intermetálicos como adesivos de cerâmica atraíram a atenção das pessoas. O alumineto de ferro tem excelente resistência à oxidação e resistência à corrosão, baixa toxicidade, alta dureza, boa resistência ao desgaste, alta estabilidade de temperatura e boa molhabilidade. É termodinamicamente adequado para WC como aglutinante. A dureza e tenacidade à fratura do WC FeAl e WC Co são basicamente as mesmas. A dureza e a resistência ao desgaste da liga WC Co são semelhantes às da liga WC Co convencional. Pode-se considerar que, se o tamanho do grão puder ser otimizado, é possível substituir o WC Co. tradicional. As três curvas na Figura 13.5 têm distribuição bimodal. Na Figura 13.5, o pico esquerdo do tamanho de partícula menor corresponde ao pico esquerdo de uma única partícula WC. O valor de pico correto do tamanho de partícula maior corresponde ao valor de pico dos fragmentos de FeAl contendo algumas partículas de WC. Quando o pico correto se move, o pico esquerdo não depende do processo de moagem e / ou secagem. O pico correto de pó DR (etanol desidratado como solvente para secagem rápida) muda para o pico correspondente dos outros dois pós.

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Figura 13.5 Distribuições de tamanho de partícula de pós mistos WC-FeAl preparados a partir de vários processos em pó.

WC-cerâmica

WC-MgO

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Os materiais compósitos Wc-mgo têm sido amplamente utilizados devido à adição de partículas de MgO na matriz WC, o que tem pouco efeito na dureza e melhora significativamente a tenacidade dos materiais. A dureza é inversamente proporcional à tenacidade, mas no caso desta liga, a tenacidade é obtida quando a perda de dureza é muito pequena. A adição de uma pequena quantidade de VC, Cr3C2 e outros inibidores de crescimento de grãos ao material estudado pode não apenas controlar o crescimento de grãos no processo de sinterização, mas também melhorar as propriedades mecânicas do material.

WC-Al2O3

Deve-se mencionar aqui que o Al2O3 é usado como material de reforço para a CC e vice-versa, devido às suas excelentes propriedades mecânicas e físicas.

A temperatura de sinterização e o tempo de espera têm efeitos significativos na microestrutura e nas propriedades mecânicas do compósito wc-40vol% Al2O3. Com o aumento da temperatura de sinterização e do tempo de espera, a densidade relativa e o tamanho das partículas aumentam. Ao mesmo tempo, os valores de alta pressão e tenacidade à fratura aumentam primeiro e depois diminuem. A microestrutura da trajetória da trinca revela a existência de ponte e deformação da trinca. Nos compósitos wc-40vol% Al 2O 3, o principal mecanismo de resistência é a geração de trincas secundárias e laterais. Outro estudo mostra que a HV é de cerca de 20e25gpa e a resistência à fratura é de 5e6mpa.m1 / 2.

A Figura 13.6 mostra a tendência de variação da dureza, tenacidade à fratura e resistência à fratura transversal com o teor de alumina. Note-se que esses valores são bastante diferentes dos relatados (Mao et al., 2015). O WC puro possui a maior dureza e a menor tenacidade à fratura. A adição de Al2O3 melhora a resistência à fratura, mas a dureza da alumina pura é menor que a da WC pura, e a dureza do composto wc-al2o3 diminui. Os diferentes resultados da Figura 13.6 mostram que as propriedades mecânicas dependem não apenas do teor de alumina, mas também do processo de produção e do teor de diferentes substratos. 

Abrasivos para WC

WC cBN

Como o CBN possui excelente dureza, estabilidade térmica e atividade de reação com o ferro, a adição de CBN ao WC Co pode melhorar a resistência ao desgaste, a dureza e as propriedades mecânicas do material. Uma vez que o CBN seja fortalecido na matriz da WC, uma forte adesão será produzida. Além disso, uma melhor tenacidade à fratura pode ser obtida por deflexão de fissuras ou ponte de partículas de CBN. Os dois principais obstáculos no processo de adição de CBN são a conversão de CBN em hBN e a forte ligação covalente entre B e N, o que resulta na baixa capacidade de sinterização de CBN e carboneto cimentado.

Diamantes WC

O diamante WC possui excelente tenacidade à fratura, resistência ao crescimento de trincas e resistência à reflexão. Este material só pode ser produzido sob condições termodinâmicas para impedir que o diamante se transforme em grafite. Através de mais pesquisas para melhorar o desempenho deste material, podemos compensar a enorme diferença de custo, o que é muito necessário.

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