Особливості отримання ультрадисперсної структури в системі WC–Co (Ni) з високим вмістом металевої фази та розробка матеріалів з підвищеними механічними властивостями - Автореферат

Однак, ці сплави використовують дефіцитну та дорогу сировину, якої немає в багатьох державах. Тому зусилля вчених зосереджуються на питаннях як пошуку заміни цим сплавам, так і їх удосконалення для підвищення стійкості. Підвищення експлуатаційної стійкості інструменту, що сприймає ударні навантаження, забезпечується, в основному, за рахунок збільшення роботи руйнування матеріалу взагалі і за рахунок збільшення пластичної деформації при стиску зокрема. Це досягається при: 1) збільшенні обємного вмісту пластичної фази, тобто кобальту; 2) використанні більш великих частинок карбідної фази; 3) використанні "високотемпературного" карбіду вольфраму; 4) заміні виду звязки на більш пластичну; 5) при комбінації перерахованих шляхів. 3) реалізовано оптимальну структуру в сплавах WC-Co (Ni) з високим вмістом звязки (від 30 до 50 мас.%), яка характеризується середнім розміром частинок карбіду вольфраму 350-500 нм, ступенем контакту карбідних частинок 0,06-0,11 та високим ступенем консолідації структурних елементів при твердофазному ущільненні, і встановлено перевагу твердофазної консолідації висококобальтових сплавів в порівнянні зі спіканням їх в рідкій фазі, що виражається в реалізації більш високого рівня механічних властивостей;У вступі розкрито стан та значимість проблеми підвищення стійкості твердих сплавів, обгрунтовано актуальність роботи, сформульовану мету і задачі дослідження, розглянуто наукову новизну та практичну цінність роботи. Показано, що пріоритетним напрямком покращення механічних властивостей твердих сплавів є подрібнення структури матеріалу та перехід до ультрадисперсної структури. Питання ж доцільності створення ультрадисперсних сплавів з великим вмістом звязки у науково-технічній літературі не розглядаються, хоча такі сплави представляють певний інтерес з точки зору реалізації найбільш високої міцності при згині. Рішенням даного питання є забезпечення високого рівня роботи руйнування зразків за рахунок збільшення пластичності, що, в свою чергу, досягається за рахунок збільшення вмісту звязки та величини частинок карбіду вольфраму. У першому підрозділі приведено вихідні матеріали і методика підготовки сумішей WC-Co, де кількість пластичної фази склала 21, 31, 36, 41, 51 мас.%; суміші WC-26%CONI, де нікель в звязці складав 60%; та сумішей карбідо-оксидних порошків, серед яких WC-30%NIO (сплав ВН24), WC-48%NIO (сплав ВН41) та WC-44%Co3O4 (сплав ВК36).Зразки з різною кількістю введеної вуглецевмісної сполуки спікалися при температурі 1050 °С і 1350 °С та досліджувались на вміст загального вуглецю та кисню після першої температури і визначення щільності зразків після другої температури. Активізація усадки у випадку нагрівання сплавів WC Co С і WC NIO C розпочинається після 950 °C, а для сплавів WC Co Ni С та WC Co3O4 C при температурах, відповідно, 1050 °С та 1150 °С. Криві залежності границі міцності при згині та стиску, твердості та пластичної деформації від температури ущільнення проходять через максимум, який відповідає інтервалу температур пресування 1150-1250 °С для всіх досліджуваних сплавів WC-Co. Особливо цікавим моментом для всього ряду досліджуваних сплавів WC-Co виявився факт існування такої температури ущільнення, при якій проходить зниження щільності зразків, міцності при згині, тріщиностійкості та пластичної деформації, а для сплавів із вмістом пластичної фази більш ніж 50% за обємом спостерігалося підвищення твердості. Навпаки, тріщиностійкість та пластична деформація зразків сплаву WC-Co збільшується із збільшенням кількості кобальту в сплаві при всіх температурах (від 13 до 40 МПА?м1/2 - KIC, від 1 до 10 % - d).Розроблено комплекс вимог до оптимальної структури висококобальтових (високонікелевих) твердих сплавів, що володіють високими характеристиками міцності при згині, границі текучості і тріщиностійкості в поєднанні з відносно високими значеннями твердості і пластичності: · дисперсність частинок карбідної фази в консолідованих щільних зразках не повинна перевищувати величини 500 нм, оскільки більш крупнозернисті структури приведуть до зниженої міцності і твердості, що співпадає з відомою залежністю Холла-Петча; · якість звязку (консолідації) між структурними елементами й особливо між частинками карбідної фази у твердому сплаві, який отримано в умовах твердофазного ущільнення, не повинна бути гірша якості консолідації при спіканні в рідкій фазі. Встановлено умови формування оптимальної структури висококобальтових (високонікелевих) твердих сплавів з підвищеними механічними властивостями: · умовою формування дисперсної структури є зниження температури консолідації сплаву. Умовою формування зниженої суміжності карбідної фази є необхідність руйнування карбідного каркаса, що утворюється при пресуванні і попередньому спіканні, шляхом інтенсивної деформаційної обробки матеріалу.

. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ