Настоящее исследование основных видов композитов на основе WC

Цементированный карбид является разновидностью цементированного карбида, который получают методом порошковой металлургии из твердого соединения тугоплавкого металла и связующего металла. Из-за хорошей твердости и прочности он широко используется во многих областях. Поскольку требования к характеристикам при высоких температурах и коррозионной стойкости цементированных карбидных материалов становятся все выше и выше, характеристики существующих цементированных карбидных материалов трудно удовлетворять требованиям его использования. За последние 30 лет многие ученые провели экспериментальные исследования соединений на основе WC и получили ряд результатов исследований.

Туалетные металлы

WC-Co

Цементным материалом, широко используемым в карбиде вольфрама, является кобальт. Система WC Co была тщательно изучена. Добавление CO делает WC хорошим смачиваемым и адгезионным. Кроме того, как показано на рисунке 13.2, добавление СО также может значительно улучшить прочность и ударную вязкость.

Рис. 13.3. Электронно-микроскопический снимок обратного рассеяния порошка WC Co, на котором показаны внешние и поперечные структуры: (a), (b) F8; (с), (d) М8; и (E), (f) C8.

Он выполнил электронную визуализацию с обратным рассеянием порошков F8, M8 и C8 и их полированных срезов. Было отмечено, что все порошки имеют типичную сферическую форму. Порошок F8 показывает плотное накопление мелких карбидов, в то время как порошок M8 и C8 показывает относительно рыхлую структуру накопления с некоторыми порами. На полированном сечении все образцы демонстрируют явное явление рассеяния, а твердость и износостойкость обратно пропорциональны содержанию кобальта. Твердость по Виккерсу (HV) варьируется от 1500 до 2000 HV30, а вязкость разрушения колеблется от 7 до 15 МПа / м2. Это существенное изменение является функцией состава карбида, микроструктуры и химической чистоты.

Вообще говоря, чем меньше размер частиц, тем выше твердость и лучше износостойкость. Чем выше объемная доля СО, тем выше вязкость разрушения, но ниже твердость и износостойкость (Jia et al., 2007). Поэтому, чтобы получить лучшую производительность, неизбежно рассмотреть возможность использования других вяжущих материалов.

С другой стороны, из-за вышеуказанных причин, он не является научным по стратегии и легко влияет на ценовой тренд. Кроме того, комбинация WC и пыли может вызывать беспокойство, потому что они более смертоносны, чем одноразовое использование.

WC-Ni

Никель дешевле и его легче получить, чем кобальт. Обладает хорошей жесткостью. Его можно использовать для улучшения характеристик коррозии / окисления, высокой температуры и износостойкости в суровых условиях. По сравнению со сплавом WC Co пластичность материала ниже. Поскольку никель хорошо растворяется в WC, он используется в качестве клея для подложек WC, что приводит к прочной связи между ними.

WC-Ag

Добавление Ag делает WC своего рода дугостойким материалом. Под действием тока перегрузки WC часто загружается в коммутационные устройства, что можно отнести к общеизвестному электрическому контактному сопротивлению (RC) последних. Следует отметить, что удельное сопротивление композита WC Ag уменьшается с увеличением содержания Ag, а твердость уменьшается с увеличением содержания Ag, что связано с большой разницей между твердостью WC и Ag. Кроме того, крупные зерна WC имеют очень низкое и стабильное контактное сопротивление.

На рисунке 13.4 показано среднее сопротивление электрического контакта (RC), создаваемое переключателем

Цикл 11e50 с различным содержанием серебра и размером частиц WC, поскольку наблюдается, что RC большинства материалов является стабильным после 10 циклов переключения. Контактное сопротивление серебра составляет от 50 до 55 мас. 0,8 и 1,5 мм. Таким образом, это определяет первоначальный состав инвестиций, где матрица Ag полностью взаимосвязана. Для фиксированных компонентов наблюдалось уменьшение контактного сопротивления между размером частиц WC от 1,5 до 4 мм, что также отмечает порог проникновения.

WC-Re

Ученые используют карбид вольфрама для усиления рения, чтобы получить лучшую производительность, чем WC Co, потому что RE может принести твердость при высоких температурах и хорошее сочетание

На рисунке 13.4 отношение среднего электрического контактного сопротивления при различном содержании Ag и размерах частиц WC к контактному сопротивлению субстрата WC во время циклов 11-50 составляет Co или Ni. В соответствии с микроструктурными характеристиками коэффициента WC (содержание RE 20%), описано, что коэффициент WC сохраняется в СО и продолжает образовывать структуру HCP, таким образом улучшая твердость сплава. Исследователи также усилили содержание никеля в WC и обнаружили аналогичные выводы. Благодаря высокой твердости и удвоенной прочности WC Co, сплав используется для изготовления конкурентоспособных инструментальных деталей. При холодном прессовании порошков WC и Re с последующим запатентованным процессом горячего прессования наблюдалось более 2400 кг / мм ~ 2 HV (по сравнению с 1700 кг / мм ~ 2 для WC-Co)

Туалет интерметаллис

WC-FeAl

В последние несколько десятилетий интерметаллические соединения в качестве керамических клеев привлекли внимание людей. Алюминид железа обладает превосходной стойкостью к окислению и коррозии, низкой токсичностью, высокой твердостью, хорошей износостойкостью, высокой температурной стабильностью и хорошей смачиваемостью. Термодинамически подходит для WC в качестве связующего. Твердость и вязкость разрушения WC FeAl и WC Co в основном одинаковы. Твердость и износостойкость сплава WC Co аналогичны твердости и износостойкости обычного сплава WC Co. Можно считать, что если можно оптимизировать размер зерна, можно заменить традиционный WC Co. Кривая распределения частиц по размерам смешанного порошка WC FeAl, полученного с помощью различных процессов шаровой мельницы и/или сушки, показана на рисунке 13.5. Три кривые на рисунке 13.5 имеют бимодальное распределение. На рисунке 13.5 левый пик частиц меньшего размера соответствует левому пику одиночной частицы WC. Правильное пиковое значение для частиц большего размера соответствует пиковому значению для фрагментов FeAl, содержащих некоторое количество частиц WC. Когда правильный пик перемещается, левый пик не зависит от процесса измельчения и/или сушки. Правильный пик порошка DR (обезвоженный этанол в качестве растворителя для быстрой сушки) смещается к соответствующему пику двух других порошков.

Рис. 13.5. Распределение частиц по размерам смешанных порошков WC-FeAl, полученных различными порошковыми процессами.

WC-керамика

WC-MgO,

Wc-mgo композитные материалы широко используются из-за добавления частиц MgO в матрицу WC, что мало влияет на твердость и значительно улучшает ударную вязкость материалов. Твердость обратно пропорциональна ударной вязкости, но в случае этого сплава ударная вязкость достигается, когда потеря твердости очень мала. Добавление небольшого количества VC, Cr3C2 и других ингибиторов роста зерна к исследуемому материалу может не только контролировать рост зерна в процессе спекания, но также улучшать механические свойства материала.

WC-Al2O3,

Здесь следует упомянуть, что Al2O3 используется в качестве армирующего материала для туалета, и наоборот, из-за его превосходных механических и физических свойств.

Температура спекания и время выдержки оказывают существенное влияние на микроструктуру и механические свойства композита wc-40vol% Al2O3. С увеличением температуры спекания и времени выдержки относительная плотность и размер частиц увеличиваются. В то же время значения высокого давления и вязкости разрушения сначала увеличиваются, а затем уменьшаются. Микроструктура пути трещины обнаруживает наличие перекрытия трещины и отклонения трещины. В композитах wc-40vol% Al 2O 3 основным механизмом закалки является образование вторичных и боковых трещин. Другое исследование показывает, что HV составляет около 20e25gpa, а вязкость разрушения составляет 5e6mpa.m1 / 2.

На рисунке 13.6 показана тенденция изменения твердости, вязкости разрушения и поперечной прочности на разрыв с содержанием глинозема. Следует отметить, что эти значения весьма отличаются от сообщенных (Mao et al., 2015). Чистый WC имеет самую высокую твердость и самую низкую вязкость разрушения. Добавление Al2O3 улучшает вязкость разрушения, но твердость чистого глинозема ниже, чем у чистого WC, и твердость композита wc-al2o3 уменьшается. Различные результаты на рисунке 13.6 показывают, что механические свойства зависят не только от содержания глинозема, но также от процесса производства и качества различных субстратов. 

Туалетные абразивы

WC cBN

Поскольку CBN обладает превосходной твердостью, термической стабильностью и реакционной активностью с железом, добавление CBN к WC Co может улучшить износостойкость, твердость и механические свойства материала. Как только CBN укреплен в матрице WC, будет получена сильная адгезия. Кроме того, лучшую вязкость разрушения можно получить путем отклонения трещин или перекрытия частиц CBN. Двумя основными препятствиями в процессе добавления CBN являются превращение CBN в hBN и сильная ковалентная связь между B и N, что приводит к низкой способности к спеканию CBN и цементированного карбида.

Туалетные алмазы

WC-алмаз обладает отличной вязкостью разрушения, устойчивостью к росту трещин и отражением. Этот материал может быть изготовлен только в термодинамических условиях, чтобы алмаз не превратился в графит. Благодаря большему количеству исследований, направленных на улучшение характеристик этого материала, мы можем восполнить огромный разрыв в затратах, что очень необходимо.