Nadir toprak sert alaşım ve özellikleri 1

I. Genel Bakış
Çimentolu karbür endüstrinin "dişleri" olarak da bilinir. Kuruluşundan bu yana, verimli bir alet malzemesi ve yapısal malzeme olarak, uygulama alanı sürekli olarak genişletilmiştir ve bu da endüstriyel kalkınmanın ve bilimsel ve teknolojik ilerlemenin teşvik edilmesinde önemli bir rol oynamıştır. Son 20 yılda, tungsten-kobalt-baz
d çimentolu karbürler, yüksek sertlik, tokluk ve diğer sert alaşımlara kıyasla mükemmel aşınma direnci nedeniyle metal kesme, metal şekillendirme aletleri, madencilik delme ve aşınma parçalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. .
Çimentolu karbür bir dizi mükemmel performans özelliğine sahiptir: yüksek sertlik ve aşınma direncine sahiptir, özellikle değerli, iyi kırmızı sertliğe sahiptir, 600 ° C'de yüksek hız çeliğinin normal sıcaklık sertliğini aşar ve 1000 ° C'de karbon çeliği aşar. Normal sıcaklık sertliği; iyi elastik modülü vardır, genellikle (4 ~ 7) × 104kg / mm2, normal sıcaklıkta iyi sertlik; 600kg / mm2'ye kadar yüksek basınç dayanımı; iyi kimyasal kararlılık, Bazı semente karbür kaliteleri asit ve alkali korozyonuna karşı dayanıklıdır ve yüksek sıcaklıklarda bile önemli oksidasyona maruz kalmaz; düşük termal genleşme katsayısı. Isı iletkenliği ve iletkenliği demir ve demir alaşımlarının iletkenliğine yakındır.
Çimentolu karbürde WC'nin ortalama tane boyutuna göre, çimentolu karbür, nanokristalin çimentolu karbür, ultra ince taneli çimentolu karbür, submikron taneli çimentolu karbür, ince taneli çimentolu karbür, Orta taneli çimentolu karbür, kaba taneli çimentolu karbür, süper kaba taneli semente karbür.
Alt mikron ve ultra ince taneli karbürler yüksek sertlik ve aşınma direncine sahiptir ve kesme aletleri, testere bıçağı, freze bıçakları, damgalayıcılar, valf sapı bileşenleri, kumlama ekipmanı nozullarında vb.
Ultra kalın taneli karbür daha iyi tokluğa ve termal yorulma direncine sahiptir ve madencilik ve kazı araçlarındaki uygulaması hızla gelişmiştir. Gradyan alaşımları ve karbür-elmas kompozitler, farklı uygulama gereksinimlerine göre belirli spesifik özellikleri vurgulamak için kullanılabilir, bu nedenle aletlerin ve madencilik araçlarının uygulanması hızla gelişmiştir.
Tungsten-kobalt esaslı semente karbürlerin özellikleri esas olarak Co'nun içeriğine ve WC'nin tane boyutuna bağlıdır. Tipik kobalt-kobalt çimentolu karbür, 3 ila 30 wt%'lik bir kobalt içeriğine sahiptir ve WC tane boyutu, mikron altı ila birkaç arasında değişir. Mikron. Nano ölçekli parçacık sentezi teknolojisinin, özellikle nano ölçekli WC ve Co parçacıklarının geliştirilmesi, nano-WC-Co çimentolu karbürün mekanik özelliklerini büyük ölçüde geliştirdi.
WC tane submikron boyutundan daha küçük olduğunda, alaşımın mukavemeti, sertliği, tokluğu ve aşınma özellikleri büyük ölçüde iyileştirilir ve sinterleme sıcaklığı düşürülürken yüksek yoğunluğa sahip alaşım elde edilebilir. Bu nedenle, çimentolu karbür alanında, geleneksel tiplerin ultra-ince ve nano-ölçeğe dönüşümü gelişme eğilimi haline gelmiştir.
Bununla birlikte, WC tahıl büyümesi, ultra ince WC-Co alaşımlarının geliştirilmesi ve üretiminde her zaman bir darboğaz olmuştur. Semente karbüre belirli katkı maddeleri eklemek, alaşımın özelliklerini iyileştirmenin etkili yollarından biridir. Semente karbüre iki ana tip katkı maddesi eklenir: biri refrakter metal karbür, diğeri metal katkı maddesidir. Katkı maddesinin rolü, alaşımın sinterleme sıcaklığı dalgalanmalarına duyarlılığını ve karbon içeriğindeki değişikliklere duyarlılığı azaltmak, karbür tanelerinin eşit olmayan büyümesini önlemek, alaşımın faz bileşimini değiştirmek, böylece alaşımın yapısını ve özelliklerini iyileştirmektir. alaşım.
En sık kullanılan karbür katkı maddeleri arasında krom karbür (Cr3C2), vanadyum karbür (VC), molibden karbür (Mo2C veya Mo C), kobalt karbür, tantal karbür ve benzerleri bulunur. İnhibitör seçimi, toplam inhibitör etkiye bağlıdır ve inhibitör etkiler aşağıdaki gibidir: VC> Cr3C2> Nb C> Ta C> Ti C> Zr / Hf C. Yaygın olarak kullanılan metal katkı maddeleri krom, molibden, tungsten, renyum, rutenyum, bakır, alüminyum ve nadir toprak elementleri. Semente karbürde nadir toprak elementlerinin eklenmesi sadece sinterleme sırasında WC tanelerinin büyümesini engellemekle kalmaz, aynı zamanda alaşımın mekanik özelliklerini ve aşınma direncini de geliştirir, böylece ürünlerin servis ömrünü daha da artırır. Semente karbürler alanında, nadir toprak katkıları üzerine araştırmalar sıcak bir konu olmuştur, ancak genel fikir sert alaşımları değiştirmek için nano ölçekli nadir toprak katkıları eklemektir, ancak nano nadir toprak katkılarının eklenmesi nadiren olmuştur. bildirildi.
Nano nadir toprak katkı maddesinin kullanımı, sıradan nadir toprak katkı maddesinden daha düşüktür ve WC tane (büyük daire) ile olan boşluk küçüktür ve düzenleme daha yoğundur. Sıradan nadir toprak katkı maddesinin büyüklüğü neredeyse WC ile aynıdır, bu nedenle bir çatlak kaynağı oluşturmak kolaydır. Bu nedenle, bu deney maliyeti düşürmeme ve performansı iyileştirme amacına ulaşmak için nano nadir topraklamayı bir katkı maddesi olarak kullanır. Çin nadir toprak kaynakları bakımından zengindir. Yeni teknoloji geliştirmek, Çin'in tungsten cevheri ve nadir toprak kaynaklarını tam olarak kullanmak, sert alaşım nadir toprak modifiye malzemelerini araştırmak ve geliştirmek, Çin çimentolu karbür endüstrisinin üretim seviyesini ve gelişimini geliştirmek için bu tür bir düşünce kullanırsak. Yüksek kaliteli ve yüksek katma değerli derin işlenmiş karbür ürünler, rekabet gücünü arttırmak, uluslararası pazardaki olumsuz durumu tersine çevirmek ve erdemli hammadde döngüsüne ulaşmak büyük önem taşımaktadır.
2. Nadir toprak sert alaşım
Nadir toprak elementi, Mendeleev'in periyodik tablosunun üçüncü alt grubunun 15 lantanididir ve atom sayıları 57 ila 71 arasında değişir, ayrıca elektronik yapılara ve kimyasal özelliklere benzer toplam 17 elementtir. Nadir toprak yeni malzemelerin “hazine evi” olarak bilinir ve yurtiçinde ve yurtdışında bilim adamlarının, özellikle de malzeme uzmanlarının en çok endişe duydukları bir grup unsurdur. Özel özellikleri nedeniyle nadir toprak metalürjik malzemeler, optik, manyetizma, elektronik, makine, kimyasallar, atom enerjisi, tarım ve hafif endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Nadir topraklar katkı maddesi ve değiştirici olarak kullanılmasına rağmen, doğrudan çıktı değerleri ve karları yüksek değildir, ancak ikincil ekonomik faydalar onlarca hatta yüzlerce kez artırılabilir. Çin'in nadir toprak kaynakları boldur ve rezervleri dünyada birinci sıradadır ve kapsamlı üretim kapasitesi dünyada ikinci sırada yer almaktadır. Yurtiçinde ve yurtdışında, nadir toprakların ve bileşiklerinin uygulanması ulusal ekonominin hemen hemen her yerinde. Nadir toprak, çimentolu karbürün performansında belirgin bir iyileşme gösterir. Çok sayıda çalışma, nadir toprak ilavesinin, çimentolu karbürün mukavemetini ve tokluğunu büyük ölçüde artırabildiğini göstermiştir, böylece nadir toprak eklenmiş çimentolu karbür, takım malzemeleri ve madencilik araçlarında yaygın olarak kullanılabilir. , kalıplar, üst çekiçler, vb., mükemmel geliştirme umutları var. Katkı maddesi olarak yaygın olarak kullanılan nadir topraklar Ce, Y, Pr, La, Sc, Dy, Gd, Nd, Sm ve benzerleridir. Ekleme formu genellikle bir oksit, bir saf metal, bir nitrit, bir hidrit, bir karbür, nadir bir toprak-kobalt ara alaşımı, bir karbonat, bir nitrat ve benzeridir. Eklenen nadir toprağın tipi ve morfolojisi semente karbürün fiziksel ve mekanik özelliklerini etkiler.
3. Nadir toprak güçlendirme ve sertleştirme mekanizması
Semente karbürde eser miktarda nadir toprak elementlerinin eklenmesi, sadece sinterleme işlemi sırasında alaşımın tane büyümesini engellemekle kalmaz, aynı zamanda alaşımın mekanik özelliklerini de iyileştirir, böylece ürünün hizmet ömrünü daha da artırır. Semente karbür üzerindeki nadir toprakların güçlendirme mekanizması aşağıdaki gibidir:
(1) Zhang Fenglin ve diğ. γ fazı yüksek sıcaklıktan oda sıcaklığına soğutulduğunda fcc → hcp'nin bir difüzyon tipi (Ms mekanizması tarafından desteklenir) faz geçişi olduğuna inanır. Bunlar arasında, γfcc ve γhcp fazı yaklaşık 10%'dir. Nadir toprak eklenmesi martensitik dönüşümü engelleyebileceğinden, bağlayıcı fazdaki γhcp içeriği azaltılabilir. Martensit dönüşümünü inhibe etme mekanizması iki nedenden kaynaklanabilir: biri, yer değiştirme hareketini engelleyen nadir toprak oksit sabitleme çıkığıdır; Öte yandan, nadir toprak oksidi kusur yerine sabitlenir ve potansiyel ε çekirdekleşme çekirdeği oluşturulur. Embriyo azalır. Böylece gevrek faz azalır ve tokluk α fazı artar.
Wang Ruikun ve diğerleri, çimentolu karbürlere eser nadir toprakların eklenmesinin, Co binder fazındaki istifleme hatalarının genişlemesini engelleyebileceğini, böylece fcc α-Co → hcp ε-Co'nun (katmanlı çekirdeklenme) dönüşümünü engelleyebileceğine ve Alaşımlı -Co. Hacim oranı artar. α-Co'nun 12 slip sistemi bulunurken ε-Co'nun sadece 3 slip sistemi vardır. Nadir toprak çimentolu karbür esas olarak gerginliği koordine etme ve stresi gevşetme, böylece tokluğunu arttırma yeteneğini artıracak fcc α-Co'dan oluşur.
(2) W katı çözünürlüğü üzerindeki etkisi.
WC / Co faz arayüzünde nadir toprakların ayrılması, W ve Ti gibi elementlerin Co'dan ayrılmasını etkiler. Bağlayıcı fazda W ve Ti içeriğini arttırmak, böylece katı bir çözelti güçlendirmesi olarak işlev görmek mümkündür. Ancak mekanizma tam olarak tanınmıyor.
(3) Kuruluşu hassaslaştırın.
Semente karbürdeki nadir toprak, WC / Co ve WC / WC arayüzünde dağıtılır. Arayüzdeki nadir toprak elemanlarının adsorpsiyonu, katı-sıvı faz arayüzünün arayüzey enerjisini kesinlikle azaltacaktır. Bu, sinterleme sırasında WC tanelerinin kalınlaşma sürecini baskılayabilir.
(4) Tane sınırlarının ve faz sınırlarının güçlendirilmesi ve sertleştirilmesi.
Semente karbürün kırılmasında, esas olarak Co bağı faz kırığı boyuncadır ve WC tanesi boyunca bazı çatlaklar vardır. Bu nedenle, kırık davranışının WC / Co arayüzünün davranışı ile önemli bir ilişkisi vardır. Semente karbürlerde nadir toprakların varlığı esas olarak oksitlerden veya metaller arası bileşiklerden kaynaklanır. Dağıtım esas olarak WC / Co ve WC / WC arayüzündedir. Bağlayıcı fazda az miktarda nadir toprak oksitleri de bulunabilir. Şekli esas olarak küresel veya çok yüzlüdür. Tahıl sınırlarını ve faz sınırlarını arındırmada nadir toprak rolü ve faz arayüzünün gücünün iyileştirilmesi nedeniyle, nadir toprak çimentolu karbürlerin kırılma tokluğu büyük ölçüde geliştirilecektir.
Farklı yollar, formlar, nadir toprak tipleri ve araştırma yöntemleri nedeniyle, araştırma sonuçları farklıdır ve önerilen mekanizma farklı ve hatta çelişkili olacaktır. Nadir toprak sertleştirilmiş semente karbürler üzerinde yapılan araştırmalar için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

tr_TRTürkçe
en_USEnglish zh_CN简体中文 es_ESEspañol hi_INहिन्दी arالعربية pt_BRPortuguês do Brasil ru_RUРусский ja日本語 jv_IDBasa Jawa de_DEDeutsch ko_KR한국어 fr_FRFrançais pl_PLPolski viTiếng Việt tr_TRTürkçe