I. Przegl?d

W?glik spiekany jest równie? znany w bran?y jako ?z?by”. Od samego pocz?tku, jako wydajny materia? narz?dziowy i materia? konstrukcyjny, jego zakres zastosowania by? stale rozszerzany, co odegra?o wa?n? rol? w promowaniu rozwoju przemys?owego oraz post?pu naukowego i technologicznego. W ci?gu ostatnich 20 lat baza wolframowo-kobaltowa

d W?gliki spiekane by?y szeroko stosowane w obróbce metali, narz?dziach do formowania metali, wierceniu górniczym i cz??ciach zu?ywaj?cych si? ze wzgl?du na ich wysok? twardo??, wytrzyma?o?? i doskona?? odporno?? na zu?ycie w porównaniu do innych twardych stopów. .

W?glik spiekany ma szereg doskona?ych w?a?ciwo?ci u?ytkowych: ma wysok? twardo?? i odporno?? na zu?ycie, szczególnie cenne, ma dobr? twardo?? czerwon?, przekracza normaln? twardo?? temperaturow? stali szybkotn?cej w temperaturze 600 ° C i przewy?sza stal w?glow? w temperaturze 1000 ° C. Twardo?? w normalnej temperaturze; ma dobry modu? spr??ysto?ci, zwykle (4 ~ 7) × 104 kg / mm2, dobr? sztywno?? w normalnej temperaturze; wysoka wytrzyma?o?? na ?ciskanie, do 600 kg / mm2; dobra stabilno?? chemiczna, niektóre gatunki w?glika spiekanego s? odporne na korozj? kwasow? i alkaliczn? i nie ulegaj? znacznemu utlenianiu nawet w wysokich temperaturach; niski wspó?czynnik rozszerzalno?ci cieplnej. Przewodno?? cieplna i przewodnictwo s? zbli?one do przewodno?ci ?elaza i stopów ?elaza.

Wed?ug ?redniej wielko?ci ziaren WC w w?gliku spiekanym w?glik spiekany mo?na podzieli? na: nanokrystaliczny w?glik spiekany, ultradrobny w?glik spiekany, submikronowy w?glik spiekany, drobnoziarnisty w?glik spiekany, ?rednioziarnisty w?glik spiekany, gruboziarnisty w?glik spiekany, bardzo gruboziarnisty ziarnisty w?glik spiekany.

W?gliki drobnoziarniste i bardzo drobnoziarniste maj? wysok? twardo?? i odporno?? na zu?ycie i s? szeroko stosowane w narz?dziach do ci?cia, ostrzu pi?y, frezach, stemplarkach, elementach zaworów, dyszach do urz?dzeń do piaskowania itp.

Ultra-gruby w?glik ziaren ma lepsz? wytrzyma?o?? i odporno?? na zm?czenie cieplne, a jego zastosowanie w narz?dziach wydobywczych i wyrobiskach szybko si? rozwin??o. Stopy gradientowe i kompozyty w?glikowo-diamentowe mog? by? u?yte do podkre?lenia okre?lonych specyficznych w?a?ciwo?ci zgodnie z ró?nymi wymaganiami aplikacyjnymi, wi?c zastosowanie narz?dzi i narz?dzi wydobywczych szybko si? rozwin??o.

W?a?ciwo?ci w?glików spiekanych na bazie wolframu i kobaltu zale?? g?ównie od zawarto?ci Co i wielko?ci ziarna WC. Typowy w?glik spiekany kobalt-kobalt ma zawarto?? kobaltu od 3 do 30 wt%, a wielko?? ziaren WC waha si? od submikronowej do kilku. Mikron. Rozwój technologii syntezy cz?stek w nanoskali, zw?aszcza nanocz?stek WC i Co w nanoskali, znacznie poprawi? w?a?ciwo?ci mechaniczne w?glika spiekanego nano-WC-Co.

Gdy ziarno WC jest mniejsze ni? rozmiar submikronowy, wytrzyma?o??, twardo??, twardo?? i w?a?ciwo?ci stopu s? znacznie poprawione, a stop maj?cy wysok? g?sto?? mo?na uzyska? przy obni?eniu temperatury spiekania. Dlatego w dziedzinie w?glików spiekanych konwersja tradycyjnych typów na ultra-cienkie i nanoskalowe sta?a si? jego trendem rozwojowym.

Jednak wzrost ziarna WC zawsze by? w?skim gard?em w rozwoju i produkcji ultradrobnych stopów WC-Co. Dodanie niektórych dodatków do w?glika spiekanego jest jednym ze skutecznych sposobów poprawy w?a?ciwo?ci stopu. Istniej? dwa g?ówne rodzaje dodatków dodawanych do w?glika spiekanego: jeden jest ogniotrwa?ym w?glikiem metalu, a drugi jest dodatkiem do metalu. Rol? dodatku jest zmniejszenie wra?liwo?ci stopu na zmiany temperatury spiekania i wra?liwo?ci na zmiany zawarto?ci w?gla, zapobieganie nierównomiernemu wzrostowi ziaren w?glików, zmiana sk?adu fazowego stopu, a tym samym poprawa struktury i w?a?ciwo?ci stop.

Najcz??ciej stosowane dodatki w?glikowe obejmuj? w?glik chromu (Cr3C2), w?glik wanadu (VC), w?glik molibdenu (Mo2C lub Mo C), w?glik kobaltu, w?glik tantalu i tym podobne. Wybór inhibitora zale?y od ca?kowitego dzia?ania hamuj?cego, a dzia?anie hamuj?ce jest nast?puj?ce: VC> Cr3C2> Nb C> Ta C> Ti C> Zr / Hf C. Powszechnie stosowanymi dodatkami metali s? chrom, molibden, wolfram, ren, ruten, mied?, aluminium i pierwiastki ziem rzadkich. Dodanie pierwiastków ziem rzadkich do w?glika spiekanego nie tylko hamuje wzrost ziaren WC podczas spiekania, ale tak?e poprawia w?a?ciwo?ci mechaniczne i odporno?? stopu na zu?ycie, a tym samym jeszcze bardziej poprawia ?ywotno?? produktów. W dziedzinie w?glików spiekanych gor?cym tematem by?y badania dodatków do metali ziem rzadkich, ale ogóln? ide? jest dodanie dodatków do metali ziem rzadkich w innej skali ni? nanocz?steczki, aby zmodyfikowa? twarde stopy, ale rzadko dodawano dodatki do nanocz?stek ziem rzadkich. zg?oszone.

The use of the nano rare earth additive is lower than that of the ordinary rare earth additive, and the gap with the WC grain (large circle) is small, and the arrangement is more dense. The size of the ordinary rare earth additive is almost the same as that of WC, so it is easy to form a crack source. Therefore, this experiment uses nano rare earth as an additive to achieve the purpose of not improving the cost and improving the performance. China is rich in rare earth resources. If we use this kind of thinking to develop new technology, make full use of China’s tungsten ore and rare earth resources, research and develop hard alloy rare earth modified materials, improve the production level and development of China’s cemented carbide industry. High-quality and high value-added deep-processed carbide products, improving competitiveness, reversing the unfavorable situation in the international market, and achieving a virtuous cycle of raw materials are of great significance.

2. Twardy stop metali ziem rzadkich

The rare earth element is 15 lanthanides of the third subgroup of Mendeleev’s periodic table with atomic numbers ranging from 57 to 71, plus a total of 17 elements, which are similar to those of electronic structures and chemical properties. Rare earth is known as the “treasure house” of new materials, and is a group of elements that scientists at home and abroad, especially material experts, are most concerned about. Due to its special properties, rare earths have been widely used in metallurgical materials, optics, magnetism, electronics, machinery, chemicals, atomic energy, agriculture and light industry. Although rare earths are used as additives and modifiers, their direct output value and profit are not high, but the secondary economic benefits can be increased by tens or even hundreds of times. China’s rare earth resources are abundant, and its reserves rank first in the world, and its comprehensive production capacity ranks second in the world. At home and abroad, the application of rare earths and their compounds is almost everywhere in the national economy. Rare earth has obvious improvement on the performance of cemented carbide. A large number of studies have shown that the addition of rare earth can improve the strength and toughness of cemented carbide to a large extent, so that rare earth-added cemented carbide can be widely used in tool materials and mining tools. , molds, top hammers, etc., have excellent development prospects. The rare earths commonly used as additives are Ce, Y, Pr, La, Sc, Dy, Gd, Nd, Sm, and the like. The addition form is generally an oxide, a pure metal, a nitride, a hydride, a carbide, a rare earth-cobalt intermediate alloy, a carbonate, a nitrate, and the like. The type and morphology of the added rare earth affect the physical and mechanical properties of the cemented carbide.

3. Mechanizm wzmacniania i hartowania metali ziem rzadkich

Dodanie pierwiastków ?ladowych pierwiastków ziem rzadkich do w?glika spiekanego nie tylko hamuje wzrost ziarna stopu podczas procesu spiekania, ale tak?e poprawia w?a?ciwo?ci mechaniczne stopu, a tym samym jeszcze bardziej poprawia ?ywotno?? produktu. Mechanizm wzmacniaj?cy pierwiastków ziem rzadkich na w?gliku spiekanym jest nast?puj?cy:

(1) Zhang Fenglin i in. uwa?aj?, ?e gdy faza γ jest sch?adzana z wysokiej temperatury do temperatury pokojowej, fcc → hcp jest typem dyfuzyjnym (wspomaganym przez mechanizm Ms) przej?ciem fazowym. W?ród nich fazy γfcc i γhcp stanowi? oko?o 10%. Poniewa? dodanie metali ziem rzadkich mo?e hamowa? transformacj? martenzytyczn?, zawarto?? γhcp w fazie spoiwa mo?e zosta? zmniejszona. Mechanizm jego hamowania transformacji martenzytycznej mo?e wynika? z dwóch powodów: jednym jest przemieszczenie szpilki tlenku ziem rzadkich, które utrudnia ruch dyslokacji; z drugiej strony tlenek ziem rzadkich jest przypi?ty w miejscu uszkodzenia, dzi?ki czemu powstaje potencjalne j?dro j?dra ε Zarodek jest zmniejszony. W ten sposób krucha faza ε jest zmniejszona, a faza α wytrzyma?o?ci jest zwi?kszona.

Wang Ruikun i inni uwa?aj?, ?e dodanie ?ladowych pierwiastków ziem rzadkich do w?glików spiekanych mo?e hamowa? ekspansj? wad w stosach w fazie spoiwa Co, hamuj?c w ten sposób konwersj? fcc α-Co → hcp ε-Co (zarodkowanie warstwowe), dzi?ki czemu fcc α -Co w stopie. U?amek obj?to?ciowy ro?nie. α-Co ma 12 systemów po?lizgowych, podczas gdy ε-Co ma tylko 3 systemy po?lizgowe. W?glik spiekany ziem rzadkich sk?ada si? g?ównie z α-Co fcc, co poprawi jego zdolno?? do koordynowania napr??eń i rozlu?nienia stresu, a tym samym poprawi jego wytrzyma?o??.

(2) Wp?yw na rozpuszczalno?? substancji sta?ej W.

Segregacja metali ziem rzadkich na styku faz WC / Co wp?ywa na desolwatacj? pierwiastków takich jak W i Ti z Co. Mo?liwe jest zwi?kszenie zawarto?ci W i Ti w fazie spoiwa, tym samym dzia?aj?c jako wzmocnienie roztworu sta?ego. Ale mechanizm nie jest w pe?ni rozpoznany.

(3) Udoskonal organizacj?.

Ziemia rzadka w w?gliku spiekanym jest rozprowadzana na styku WC / Co i WC / WC. Adsorpcja pierwiastków ziem rzadkich na styku z pewno?ci? zmniejszy energi? mi?dzyfazow? interfejsu fazowego cia?o sta?e-ciecz. Mo?e to powstrzyma? proces zgrubienia ziaren WC podczas spiekania.

(4) Wzmocnienie i hartowanie granic ziaren i granic faz.

W p?kni?ciu w?glika spiekanego zachodzi g?ównie wzd?u? p?kni?cia fazy wi?zania Co, a wzd?u? ziarna WC wyst?puj? pewne p?kni?cia. Dlatego jego zachowanie podczas z?amania ma istotny zwi?zek z zachowaniem interfejsu WC / Co. Obecno?? metali ziem rzadkich w w?glikach spiekanych wynika g?ównie z tlenków lub zwi?zków mi?dzymetalicznych. Dystrybucja odbywa si? g?ównie na interfejsie WC / Co i WC / WC. Niewielk? ilo?? tlenków ziem rzadkich mo?na równie? znale?? w fazie spoiwa. Jego kszta?t jest g?ównie kulisty lub wielo?cienny. Ze wzgl?du na rol? metali ziem rzadkich w oczyszczaniu granic ziaren i granic faz oraz poprawie wytrzyma?o?ci granicy faz, odporno?? na p?kanie w?glików spiekanych ziem rzadkich zostanie znacznie poprawiona.

Ze wzgl?du na ró?ne sposoby, formy, rodzaje metali ziem rzadkich i metody badawcze wnioski z badań s? ró?ne, a proponowany mechanizm b?dzie inny, a nawet sprzeczny. Badania nad hartowanymi w?glikami spiekanymi metali ziem rzadkich wymagaj? dalszych badań.