Çimentolu Karbürde Tahıl Büyüme İnhibitörlerinin Uygulanması

Semente karbürdeki WC taneleri 0,5 μ m'den daha az olduğunda, tahıllar ne kadar ince olursa, kusurlar o kadar az olur ve eğilme mukavemeti ve sertliği o kadar yüksek olur Ultra ince semente karbür üretmek için kullanılan WC tozunun partikül boyutu çok daha küçüktür genel çimentolu karbürde kullanılan WC tozunun. WC tozu yüksek aktiviteye sahiptir ve çatlak kaynaklarından biri olan sinterleme işleminde tane büyümesine neden olmak kolaydır.

Şu anda, tane boyutunu kontrol etmek için iki ana yöntem vardır:

İlk olarak, yeni bir sinterleme işlemi benimsenmiştir. Sonuçlar, düzinelerce nano WC Co kompozit tozunun yoğunlaştırılmasının, 30 saniye boyunca 1400 at'de sinterlendikten sonra tamamlanabileceğini ve tane boyutunun 0.2 μm olduğunu, ancak sinterleme süresinin 60'lara uzatılması halinde tane büyüklüğünün hızla büyüyeceğini göstermektedir Nano WC Co çimentolu karbür kompozit toz için kullanılabilecek yeni sinterleme işlemleri esas olarak mikrodalga sinterleme, sıcak izostatik presleme sinterleme, deşarj plazma sinterleme ve iki aşamalı sinterlemeyi içerir.

İkincisi, tane büyümesini engellemek için tane büyümesi inhibitörleri eklemek, VC, TAC ve Cr3C2 sıklıkla inhibitörler olarak kullanılır.

Bu yazıda, inhibisyon mekanizması, inhibitörlerin etkisini etkileyen faktörler, inhibitör ekleme yolu, yaygın olarak kullanılan inhibitörler, en son inhibitörlerin gelişimi ve inhibitörlerin alaşımların kapsamlı özellikleri üzerindeki etkisi tanıtılmaktadır.

İnhibisyon mekanizması ve inhibitörlerin etkileyen faktörleri

Semente karbürün tane büyümesi için itici güç, yüzey enerjisinin azalmasından gelir. WC'nin tane büyümesi esas olarak WC'nin çözünme çökeltme mekanizması vasıtasıyla yapılır, yani küçük tane WC sıvı fazda çözünür ve büyük tane WC'nin yüzeyinde çökelir. WC Co çimentolu karbürler için, WC tanelerinin kabalaştırılması, tahıl büyüme inhibitörlerinin eklenmesiyle sınırlandırılabilir.  

İnhibitörlerin eklenmesi, WC'nin çözünme çökelme hızını yavaşlatır ve üç inhibisyon mekanizması vardır:

1. İnhibitör, WC'nin yüzey enerjisini ve WC'nin sıvı fazdaki çözünürlüğünü azaltan karbür parçacıklarının yüzeyinde adsorbe olur.

2. İnhibitör, sıvı yeniden kristalleştirme yoluyla WC'nin büyümesini yavaşlatan sıvı CO içinde çözünür.

3. WC arayüzünün göçü, WC partiküllerinin birikmesini ve büyümesini engelleyen WC / WC arayüzü boyunca inhibitörlerin ayrılmasıyla engellenmiştir.

İnhibitörlerin inhibisyon etkisi aşağıdaki faktörlerle belirlenir:

1. WC tozunun tanecik boyutunun azaltılması, WC Co. inhibitörlerinin tane sınır alanını arttırır, WC yüzeyinde geniş bir şekilde dağıtılabilir, ancak süresiz olarak arttırılamaz. Sınır değerleri, bağlanma fazındaki doyma konsantrasyonlarına bağlıdır.

2. Kobalt içeriği. Düşük bağlayıcı içeriği ve kısa serbest strok ile inhibitör, belirli bir sıcaklıkta rolünü oynamak kolaydır.

3. toz karıştırma Tekdüzelik. Bağlayıcı fazın karışık toz içindeki dengesiz dağılımı, inhibitörlerin sinterleme işleminde WC tane büyümesi üzerindeki etki alanının farkına yol açacaktır; karışık tozdaki inhibitörlerin eşit olmayan dağılımı veya büyük boyutu, inhibitörlerin gerektirdiği difüzyon yolunu uzatacaktır.

4. Alaşım sinterleme sıcaklığı. Sinterleme sıcaklığının artmasıyla, yüksek faz inhibitör konsantrasyonunu sıvı fazda tutmak için sıvı faz miktarı ve tane büyüme inhibitörünün içeriğinin arttırılması gerekir. Bu nedenle, toz boyutu ne kadar küçük olursa, kobalt içeriği o kadar düşük olur, toz karışımı ne kadar homojen olursa ve sinterleme sıcaklığı ne kadar düşük olursa, inhibitörün inhibisyon etkisi o kadar iyidir.

Tahıl büyüme inhibitörünün yollarını ekleme

İnhibitörler esas olarak üç şekilde eklenir:

1. Islak öğütme işleminde WC, CO ve tane büyüme inhibitörü karıştırıldı.

2. Karbonizasyondan önce, tane büyüme inhibitörüne karşılık gelen oksit karıştırıldı.

3. Üçüncü yöntem, inhibitörün tuz çözeltisini mavi tungsten veya sarı tungsten ile ıslatmak ve indirgeme işleminden önce mavi tungsten veya sarı tungsten ile kaplama tozu oluşturmak ve daha sonra termal ayrışma ve indirgeme yapmaktır.

Tahıl büyüme inhibitörleri türleri

Geçiş metal karbürleri

Geçiş metali karbürleri, tahıl büyümesinin yaygın inhibitörleridir. Geçiş metali karbürlerinin WC tanelerini önlemedeki etkinliği kendi termodinamik stabiliteleri ile ilgilidir. Termodinamik kararlılıklarının sırası VC> Cr3C2> NBC> TAC> tic> ZrC> HFC'dir. Bununla birlikte, her bir karbür türünün ilave edilebilecek maksimum bir miktarı vardır, bu da WC tanelerinin büyümesini inhibe etme üzerinde başka bir etkisi yoktur. Belirli bir sıcaklıkta, karbür katkı maddelerinin miktarı, bağlayıcı fazdaki karbürün doyma konsantrasyonuna bağlıdır ve bağlayıcı fazın içeriği Tablo 2, CO fazındaki çeşitli katkı maddelerinin çözünürlüğünü gösterir. Tablodan, VC ve Cr3C2'nin CO fazında en yüksek çözünürlüğe sahip olduğu ve en düşük ikili ötektik sıcaklığa sahip oldukları görülebilir, bu nedenle yaygın olarak WC Co tane büyüme inhibitörleri olarak kullanılırlar.

Nadir toprak elementi

Nadir toprak elementi, tahıl büyümesini engelleyebilen, yapı dağılımını iyileştirebilen, tane sınırını saflaştırabilen ve çimentolu karbürün güçlendirilmesinde ve sertleştirilmesinde etkili bir rol oynayabilen yaygın katkı maddelerinden biridir. Aynı zamanda, nadir toprak ayrıca çimentolu karbürün sinterleme sıcaklığını azaltabilir, bu da tahıl büyümesini kontrol etmek ve Sinterleme Yoğunlaştırması arasındaki çelişkiyi çözebilir. alaşım yüzeyindeki makro basınç stresinin artması, nadir toprak oksitlerinin eklenmesiyle WC Co çimentolu karbürün mukavemetinin artmasının önemli bir nedenidir.

Bor ve fosfor

Sementli karbürün borlu sinterleme sıcaklığının, sinterleme sıcaklığının azalmasıyla 1340 ℃'ye düşürülebildiği, alaşımın mikro tanelerinin açık bir şekilde rafine edildiği, bu da alaşım performansının iyileştirilmesine yardımcı olduğu ve bor eklenmesi, bağlanma fazı ve WC fazının ıslanabilirliği üzerinde çok az etkiye sahiptir ve alaşımın eğilme mukavemeti etkilenmez. WC Co'nun sinterleme sıcaklığı, az miktarda Ni ve P tozu eklenerek 1050-1100 ° C'ye düşürülebilir. Mekanizma, Ni-P'nin ötektik sıcaklığının, Ni ve P ilave edildikten sonra Co'nun erime noktasından çok daha düşük olmasıdır, sıvı fazı, daha düşük bir sıcaklıkta ortaya çıkabilir, bu da katı partiküllerin çözünmesini ve çökmesini ve çerçeve önceden gerçekleşir ve sinterleme işlemi daha yeterlidir, böylece WC tanelerinin büyümesini engeller.

Bakır molibden metal inhibitörü

Wc-13fe / Co / Ni semente karbüre az miktarda Cu ilavesi, küreselleşmiş WC tanelerini rafine edebilir. Bunun nedeni, Cu'nun sinterleme işlemi sırasında Fe / Co / Ni bağlayıcı içinde çözünmesi, bağlayıcıdaki WC'nin çözünürlüğünü azaltması, böylece çökeltme ve çökeltme işlemi sırasında tane büyüme oranını azaltmasıdır. Bakır da WC tanelerini küreselleştirir. Semente karbürün sinterleme işleminde, molibden çimentolu fazın etrafına kaplanır, bu da çimentolu faz ile çimentolu faz arasındaki ıslanabilirliği geliştirir, böylece çimentolu faz partiküllerini rafine eder

Tahıl büyüme inhibitörünün alaşım özellikleri üzerine etkisi

Tahıl büyüme inhibitörlerinin alaşımın özellikleri üzerindeki etkisi esas olarak alaşımın sertliğine ve eğilme mukavemetine yansır. Farklı katkı maddelerinin tane boyutunu inhibe etmek için farklı mekanizmaları vardır, bu nedenle farklı tahıl büyümesi inhibitörlerinin özellikleri üzerinde farklı etkileri vardır.

Geçiş metal karbürleri

VC, Cr 3C2 ve diğer katkı maddelerinin eklenmesi, WC Co çimentolu karbürün ısı direncini ve aşınma direncini etkili bir şekilde artırabilir. Ayrıca, katkı maddesi uygun olduğunda alaşımın yüksek sıcaklık mukavemeti ve yüksek sıcaklık sertliği etkili bir şekilde geliştirilebilir, ancak alaşımın oda sıcaklığı mukavemeti azaltılabilir ve alaşım kırılgan hale gelir. Bu nedenle, katkı maddelerinin miktarı belirli bir aralıkta kontrol edilmelidir. Örneğin, WC-6% CO ve WC-10% Co alaşımları için, cr2c3 eklenmesi alaşımın oda sıcaklığı eğilme mukavemetini azalttı. Cr2C3 içeriği 0.3% ~ 0.5% (CO içeriğinin kütle fraksiyonu) olduğunda, yüksek Co alaşımının oda sıcaklığı eğilme mukavemeti açıkça etkilenmeyecektir, ancak düşük Co alaşımı için oda sıcaklığı eğilme mukavemeti açıkça azaltılacak. TAC ve NBC eklenmesi aynı sonucu verecektir VC'nin wc-6.5% Co semente karbürlerin mikro yapısı ve özellikleri üzerindeki etkisi bulunmuştur. VC'nin WC tanelerinin büyümesini inhibe ettiği, bunun belirgin tane arıtmasıyla sonuçlandığı ve tane boyutunun dağılımını daralttığı bulunmuştur. Tane boyutu VC eklenmeden 0,5-1 μ m'den 2,0% VC eklenerek 0,15 μ m'ye düşürüldü. Aynı zamanda, alaşımın sertliği VC eklenerek büyük ölçüde iyileştirilir ve VC içeriği 2.0% olduğunda maksimum değer 94.1 HRA'dır. Ancak aynı zamanda alaşımın mukavemetini azaltır VC içeriği 0.5% olduğunda, alaşımın sertliği ve sertliği 93.0hra ve 11.2MPa · M 1 / 2'dir ve kapsamlı özellikler en yüksektir. TAC ilavesi sadece WC tanelerinin çok fazla büyümesini önlemekle kalmaz, aynı zamanda alaşımın karbon içeriğini de azaltır.

Nadir toprak elementi

WC-20 (Fe / Co / Ni) alaşımının sertliği, nadir toprak içeriğinin artmasıyla artmıştır. Nadir toprak eklenmesi w-co-ti alaşımının özelliklerini geliştirebilir, özellikle Shejin'in darbe direncini geliştirebilir. Aynı zamanda, nadir toprak, (Ti, w) C katı çözeltisinin tane birikmesini ve büyümesini engelleyebilir ve tahılı rafine edebilir. WC Ni alaşımına nadir toprak oksit eklendiğinde, nadir toprak oksidin dispersiyon güçlenmesine bağlı olarak Ni bağlama fazının gücü artar. Nadir toprak içeriği 1.2% ~ 1.6% bağlanma metal içeriği olduğunda, alaşımın eğilme mukavemeti maksimum değere ulaşır (CeO2 eklendiğinde 1680mpa, Y2O3 eklendiğinde 1900mpa). WC-8% Co alaşımının bükülme mukavemeti, karışık nadir toprak oksit 0.25% ~ 1.00% ilave edilerek belli bir dereceye kadar arttırılır ve nadir toprak oksit 0.25% ~ 0.50% ilave edildiğinde 11.5% arttırılabilir, ancak nadir toprak toprağının aşırı eklenmesi, eğilme mukavemetinin azalmasına yol açacaktır. Bu nedenle, çimentolu karbürün nadir toprak elementleri ile eğilme mukavemeti büyük ölçüde geliştirilebilir.

Cu & Mo metal inhibitörleri

Semente karbüre az miktarda bakır eklemek, sadece alaşımın mukavemetini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda alaşımın darbe dayanıklılığını da geliştirir.

WC-13% Fe / Co / Ni'ye az miktarda bakır eklendiğinde, alaşımın sertliği azalırken, bükülme mukavemeti büyük ölçüde artar. Bakır miktarı yaklaşık 0.8% olduğunda, alaşımın eğilme mukavemeti ve sertliği sırasıyla 2370 MPa ve hra84.4'tür. Aşağıdaki Tablo 3'e bakın. WC Co'ya Mo eklendiğinde, Mo katkısının artışı ile bükülme mukavemeti ve Hindistan artmıştır. Mo katkısı 5% olduğunda bükülme mukavemeti maksimum değere ulaşmış ve Mo katkısı 7.5% olduğunda 19.25 gpa pik değerine ulaşmıştır. Bununla birlikte, Mo miktarı 5%'den fazla olduğunda, bükülme mukavemeti kademeli olarak azalır, bu da intermetalik bileşik CO'nun varlığından kaynaklanan numunenin kırılganlığından kaynaklanır.₃(Mo, w)₃C.