Genel olarak konuşursak, karbürün aşınma direncinin arttırılması, karbür tokluğunun azalmasına yol açar ve karbürlerin tokluğunun arttırılması, aşınma direncinin azalmasına neden olur. Aşınma direnci ve tokluk çelişkili bir birliktir. Bu çelişkinin nasıl çözüleceği günümüz karbür üretiminde büyük bir zorluk haline geldi. Testler sonucunda, madencilik karbürüne eser miktarda nadir toprak elementleri eklemenin bu sorunu etkili bir şekilde çözebileceğini bulduk.

Nadir toprak elementlerinin madencilik karbür üzerindeki etkisini etkileyen faktörler

Fabrikamızın madencilik karbürünü MTY25 seçtik ve MTY25R adı verilen bir karışım hazırlamak için ıslak öğütmeden önce nadir toprak elementlerinin bir karışımını ekledik. Bunların her ikisi de performans testi için deneysel malzemeler oluşturmak amacıyla yüksek sıcaklıkta sinterlendi.

Tablo 1'den, nadir toprak elementlerinin eklenmesinin, sertlik, yoğunluk ve manyetik özellikler üzerinde minimum etki ile madencilik karbürünün eğilme mukavemeti ve darbe tokluğu değerlerini arttırdığı görülebilir. Bu, nadir toprak elementlerinin dahil edilmesinin, bağlanma fazının plastik deformasyon kabiliyetini ve ara yüzeydeki sert faz ile bağlanma mukavemetini arttırdığını göstermektedir.

Nadir toprak elementlerinin karbüre eklenmesi, karbürün yabancı elementlerle zenginleştirilmesini sağlayabilir, arayüz yabancı maddelerinin dağılımını iyileştirebilir, tane sınırlarını saflaştırabilir, bağlanma fazını güçlendirebilir ve Co fazının bileşimini değiştirebilir. Nadir toprak elementlerinin, bağlanma fazının Co matrisini güçlendirmenin yanı sıra, öncelikle Co'nun faz dönüşümünü engellediğine inanıyoruz.

MTY25R ve MTY25 madencilik karbürünü bir elektrolitik çözünme yöntemine tabi tuttuk, WC'nin yüzey katmanını seçici olarak çözerek Co fazını kantitatif X-ışını analizi için bıraktık. Nadir toprak elementlerinin eklenmesinin, karbürdeki sünek α-Co içeriğini yaklaşık 60%'den 90%'nin üzerine çıkararak Co fazının plastisitesini önemli ölçüde arttırdığını bulduk. Sonuç olarak, bu gelişme karbür için daha yüksek eğilme mukavemeti ve darbe dayanıklılığı ile sonuçlanır.

Sonuçlar için deneysel verilerin doğrulanması

Gerçek kullanım sırasında nadir toprak elementi ilaveli ve ilavesiz karbürler arasındaki performans farklarını anlamak için aşağıdaki iki adımı gerçekleştirdik:

1Çalışma koşulları altında karbür performansındaki değişiklikleri simüle etmek ve nadir toprak elementlerinin karbür performansı üzerindeki etkisini belirlemek için dinamik termal simülasyon testleri yapıldı.

2Karbürün hizmet ömrünü değerlendirmek için madencilik üretim tesislerinde saha denemeleri yapıldı. Çin'deki Central South Üniversitesi'nde yüksek sıcaklık dinamik termal simülasyon testleri gerçekleştirdik (Tablo 2'de gösterildiği gibi).

Test sonuçları, karbüre nadir toprak elementlerinin eklenmesinin, karbürün termal mukavemetini azalttığını, aynı zamanda termal plastisitesini ve yüksek sıcaklık tokluğunu (gerilme-gerinim eğrisi altındaki toplam alanla temsil edilir) arttırdığını göstermektedir. Bu etki Co içeriğindeki artışa benzer. Nadir toprak elementleri içeren karbürler, mükemmel termal plastiklik ve dayanıklılık sergileyerek, yüksek sıcaklıktaki ortamlardaki karmaşık termal stres plastik deformasyon farklılıklarına daha iyi uyum sağlamalarına olanak tanır. Bu nedenle, nadir toprak elementi ilaveli karbürler, kullanım performanslarını artırabilir, aşınma direncini artırabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir.

Tablo 3'teki sonuçlar, nadir toprak elementleri eklenmiş MTY25R karbürün, nadir toprak elementleri içermeyen MTY25 karbür ile karşılaştırıldığında hem servis ömründe hem de aşınma direncinde bir iyileşme gösterdiğini göstermektedir. Özellikle Lugu Demir Madeni'nde yapılan testte MTY25R karbür mükemmel performans sergiledi.

Lugu Demir Madeni, Çin'in en sert kayalara sahip olduğu bilinen yerlerden biridir. Tipik olarak, bu bölgede cevher çıkarmak için karbür uç kalınlığı 16 mm olan sondaj uçları kullanılırken, testimizde kullandığımız karbür uçlar 10 mm kalınlığındaydı. Ancak deneyin tamamı boyunca, nadir toprak elementi ilaveli karbür uçlarda hiçbir karbür kırılma vakası gözlemlenmedi. Bu kesici uçların hizmet ömrü de nadir toprak elementleri içermeyen kesici uçlarla karşılaştırıldığında önemli ölçüde uzadı. Bu, nadir toprak elementlerinin eklenmesinin karbürün bükülme mukavemetini ve darbe dayanıklılığını gerçekten artırabileceği ve gerçek dünya uygulamalarında performansını artırabileceği sonucunu güçlü bir şekilde desteklemektedir.

Çözüm

1Madencilik karbürlerine belirli miktarda ve biçimde nadir toprak elementleri eklemek, karbürün bükülme mukavemetini ve darbe dayanıklılığını artırabilir, böylece aşınma direncini iyileştirebilir ve karbürün hizmet ömrünü uzatabilir.

2Nadir toprak elementlerinin eklenmesi, karbürdeki Co içeriğini artırarak termal plastisitesini ve tokluğunu artırmaya benzer bir etkiye sahiptir.