Вплив технологічних параметрів електроконсолідації на властивості безкобальтового карбіду вольфраму

Abstract

Об’єкт дослідження – процеси структуроутворення та консолідації порошкових беззв’язних матеріалів на основі карбіду вольфраму. Предмет дослідження – закономірності впливу параметрів електроконсолідації та дисперсності порошку на фазовий склад, мікроструктуру та механічні властивості беззв’язного карбіду вольфраму. Мета роботи – обґрунтування та експериментальне підтвердження ефективності отримання високощільних безкобальтових інструментальних матеріалів з мікродисперсного порошку карбіду вольфраму методом електроконсолідації змінного струму. Методи досліджень: спікання здійснювали методом прямого пропускання промислового змінного струму під одновісним тиском (45 МПа). Фазовий склад визначено методом рентгенофазового аналізу (РФА). Мікроструктуру та поверхні руйнування досліджували за допомогою растрової електронної мікроскопії. Вимірювали механічні властивості - твердість за Віккерсом (HV) та в’язкість руйнування (K1C за Палмквістом). Наукова новизна та отримані результати: доведено можливість заміни дороговартісної нанодисперсної сировини на промисловий мікродисперсний порошок WC (100–200 нм) для отримання високощільної беззв’язної кераміки. Встановлено, що оптимізація температури спікання в діапазоні 1400–1700 °C забезпечує досягнення відносної щільності 99.0%. Отриманий матеріал продемонстрував надвисоку твердість HV = 30.06 ГПа (на 14% вище за наноструктурні аналоги) за в’язкості руйнування K1C = 6.59 Мпа м 0,5. Виявлено, що при температурах понад 1600 °C активується процес часткового зневуглецювання з утворенням субмікронних включень фази W2C, яка додатково зміцнює матрицю. Практичне значення: розроблена технологія дозволяє виключити використання дефіцитного і токсичного кобальту, знизити енергоємність виробництва за рахунок відмови від імпульсних генераторів та зменшити собівартість зносостійких інструментальних елементів для умов абразивного зносу.