Hartmetall ist eine Art Hartmetall, das durch Pulvermetallurgie aus der harten Verbindung von feuerfestem Metall und Bindemetall hergestellt wird. Aufgrund seiner guten H?rte und Festigkeit ist es in vielen Bereichen weit verbreitet. Da die Anforderungen an die Hochtemperaturleistung und die Korrosionsbest?ndigkeit von Hartmetallmaterialien immer h?her werden, ist es schwierig, die Leistungsanforderungen bestehender Hartmetallmaterialien zu erfüllen. In den letzten 30 Jahren haben viele Wissenschaftler experimentelle Untersuchungen an Verbindungen auf WC-Basis durchgeführt und eine Reihe von Forschungsergebnissen erhalten.

WC-Metalle

WC-Co

Das in Wolframcarbid weit verbreitete zementartige Material ist Kobalt. Das WC Co-System wurde ausführlich untersucht. Durch die Zugabe von CO weist WC eine gute Benetzbarkeit und Haftung auf. Wie in Abbildung 13.2 gezeigt, kann die Zugabe von CO au?erdem die Festigkeit und Z?higkeit erheblich verbessern.

Abbildung 13.3 Rückstreuelektronenmikroskopische Aufnahme von WC-Co-Pulver mit Darstellung der ?u?eren Strukturen und der Querschnittsstrukturen: (a), (b) F8; (c), (d) M8; und (E), (f) C8.

Er führte eine Rückstreuelektronenbildgebung von F8-, M8- und C8-Pulvern und ihren polierten Abschnitten durch. Es wurde beobachtet, dass alle Pulver eine typische Kugelform haben. F8-Pulver zeigt eine dichte Anreicherung von feinen Carbiden, w?hrend M8- und C8-Pulver eine relativ lockere Ansammlungsstruktur mit einigen Poren zeigen. Auf dem polierten Abschnitt zeigen alle Proben ein offensichtliches Streuph?nomen, und die H?rte und die Verschlei?festigkeit sind umgekehrt proportional zum Kobaltgehalt. Die Vickers-H?rte (HV) variiert zwischen 1500 und 2000 HV30, und die Bruchz?higkeit liegt zwischen 7 und 15 MPa M1 / 2. Diese signifikante ?nderung ist eine Funktion der Carbidzusammensetzung, der Mikrostruktur und der chemischen Reinheit.

Im Allgemeinen ist die H?rte und die Verschlei?festigkeit umso besser, je kleiner die Partikelgr??e ist. Je h?her der Volumenanteil von CO ist, desto h?her ist die Bruchz?higkeit, aber desto geringer sind die H?rte und die Verschlei?festigkeit (Jia et al., 2007). Um eine bessere Leistung zu erzielen, ist es daher unvermeidlich, stattdessen andere zementhaltige Materialien zu verwenden.

Andererseits ist es aus den oben genannten Gründen in der Strategie nicht wissenschaftlich und leicht, die Preisentwicklung zu beeinflussen. Darüber hinaus ist die Kombination von WC und Co-Staub besorgniserregend, da sie t?dlicher sind als jeder einzelne Gebrauch.

WC-Ni

Nickel ist billiger und leichter zu bekommen als Kobalt. Es hat eine gute Z?higkeitseigenschaft. Es kann verwendet werden, um die Korrosions- / Oxidationsleistung, die Hochtemperaturfestigkeit und die Verschlei?festigkeit in rauen Umgebungen zu verbessern. Im Vergleich zur WC Co-Legierung ist die Plastizit?t des Materials geringer. Da sich Nickel in WC gut l?st, wird es als Klebstoff für WC-Substrate verwendet, was zu einer starken Bindung zwischen ihnen führt.

WC-Ag

Die Zugabe von Ag macht WC zu einer Art lichtbogenbest?ndigem Material. Unter der Wirkung von überlaststrom wird WC h?ufig in Schaltvorrichtungen geladen, was auf den bekannten elektrischen Kontaktwiderstand (RC) der letzteren zurückzuführen ist. Es ist erw?hnenswert, dass der spezifische Widerstand des WC-Ag-Verbundstoffs mit zunehmendem Ag-Gehalt abnimmt und die H?rte mit zunehmendem Ag-Gehalt abnimmt, was auf den gro?en Unterschied zwischen der H?rte von WC und Ag zurückzuführen ist. Zus?tzlich haben die groben WC-K?rner einen sehr geringen und stabilen Kontaktwiderstand.

Abbildung 13.4 zeigt den durchschnittlichen elektrischen Kontaktwiderstand (RC), der vom Schalter erzeugt wird

Zyklus 11e50 mit unterschiedlichem Silbergehalt und unterschiedlicher WC-Partikelgr??e, da beobachtet wird, dass RC der meisten Materialien nach 10 Schaltzyklen stabil ist. Der Kontaktwiderstand von Silber liegt in WC mit einer Partikelgr??e von 4 mm zwischen 50 und 55 Gew .-% TP1T (Volumenverh?ltnis 60% und 64,61 TP1T) und in WC mit einer Partikelgr??e zwischen 55 und 60 Gew .-% TP1T (Volumenverh?ltnis 64,61 TP1T und 69%) 0,8 und 1,5 mm. Dies bestimmt daher die anf?ngliche Zusammensetzung der Investition, bei der die Ag-Matrix vollst?ndig miteinander verbunden ist. Bei festen Bauteilen wurde eine Abnahme des Kontaktwiderstands zwischen 1,5 und 4 mm WC-Partikelgr??e beobachtet, was auch die Permeationsschwelle markiert.

WC-Re

Wissenschaftler verwenden Wolframcarbid zur Verst?rkung von Rhenium, um eine bessere Leistung als WC Co zu erzielen, da RE eine hohe Temperaturh?rte und eine gute Kombination bringen kann

Abbildung 13.4: Das Verh?ltnis des durchschnittlichen elektrischen Kontaktwiderstands bei unterschiedlichem Ag-Gehalt und unterschiedlicher WC-Partikelgr??e zum Kontaktwiderstand des WC-Substrats w?hrend der Zyklen 11 bis 50 ist co oder Ni. Gem?? den Mikrostrukturmerkmalen von WC-Coere (20% RE-Gehalt) wird beschrieben, dass WC-Coere in CO zurückgehalten werden und weiterhin eine HCP-Struktur bilden, wodurch die H?rte der Legierung verbessert wird. Die Forscher verst?rkten auch re in WC Ni und fanden ?hnliche Schlussfolgerungen. Aufgrund seiner h?chsten H?rte und doppelten Haltbarkeit von WC Co wird die Legierung zur Herstellung wettbewerbsf?higer Werkzeugteile verwendet. Beim Kaltpressen von WC- und Re-Pulvern, gefolgt von einem patentierten Hei?pressverfahren, wurden mehr als 2400 kg / mm 2 HV beobachtet (im Vergleich zu 1700 kg / mm 2 für WC-Co).

WC intermetallics

WC-FeAl

In den letzten Jahrzehnten haben intermetallische Verbindungen als keramische Klebstoffe die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Eisenaluminid hat eine ausgezeichnete Oxidationsbest?ndigkeit und Korrosionsbest?ndigkeit, geringe Toxizit?t, hohe H?rte, gute Verschlei?festigkeit, Hochtemperaturstabilit?t und gute Benetzbarkeit. Es ist thermodynamisch für WC als Bindemittel geeignet. Die H?rte und Bruchz?higkeit von WC FeAl und WC Co sind grunds?tzlich gleich. Die H?rte und Verschlei?festigkeit der WC-Co-Legierung sind ?hnlich denen einer herk?mmlichen WC-Co-Legierung. Es kann davon ausgegangen werden, dass es m?glich ist, das traditionelle WC Co zu ersetzen, wenn die Korngr??e optimiert werden kann. Die Partikelgr??enverteilungskurve von WC FeAl-Mischpulver, das durch verschiedene Kugelmahl- und / oder Trocknungsverfahren hergestellt wurde, ist in Abbildung 13.5 dargestellt. Die drei Kurven in Abbildung 13.5 sind bimodal verteilt. In Abbildung 13.5 entspricht der linke Peak der kleineren Partikelgr??e dem linken Peak eines einzelnen WC-Partikels. Der korrekte Spitzenwert gr??erer Partikelgr??e entspricht dem Spitzenwert von FeAl-Fragmenten, die einige WC-Partikel enthalten. Wenn sich die richtige Spitze bewegt, h?ngt die linke Spitze nicht vom Mahl- und/oder Trocknungsprozess ab. Der korrekte Peak von DR-Pulver (entw?ssertes Ethanol als L?sungsmittel für schnelles Trocknen) verschiebt sich zu dem entsprechenden Peak der anderen beiden Pulver.

Abbildung 13.5 Partikelgr??enverteilungen von WC-FeAl-Mischpulvern, die aus verschiedenen Pulververfahren hergestellt wurden.

WC-Keramik

WC-MgO

Wc-mgo-Verbundwerkstoffe sind aufgrund der Zugabe von MgO-Partikeln in die WC-Matrix weit verbreitet, was wenig Einfluss auf die H?rte hat und die Z?higkeit der Materialien erheblich verbessert. Die H?rte ist umgekehrt proportional zur Z?higkeit, aber im Fall dieser Legierung wird die Z?higkeit erhalten, wenn der H?rteverlust sehr gering ist. Die Zugabe einer kleinen Menge VC, Cr3C2 und anderer Kornwachstumshemmer zu dem untersuchten Material kann nicht nur das Kornwachstum im Sinterprozess steuern, sondern auch die mechanischen Eigenschaften des Materials verbessern.

WC-Al2O3

Es muss hier erw?hnt werden, dass Al2O3 aufgrund seiner hervorragenden mechanischen und physikalischen Eigenschaften als Verst?rkungsmaterial für WC verwendet wird und umgekehrt.

Die Sintertemperatur und die Haltezeit haben erhebliche Auswirkungen auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften des wc-40vol% Al2O3-Verbundwerkstoffs. Mit zunehmender Sintertemperatur und Haltezeit nehmen die relative Dichte und Partikelgr??e zu. Gleichzeitig nehmen die Werte für Hochdruck und Bruchz?higkeit zuerst zu und dann ab. Die Mikrostruktur des Risspfades zeigt das Vorhandensein von Rissüberbrückung und Rissablenkung. In wc-40vol% Al 2O 3 -Kompositen ist der Hauptz?higkeitsmechanismus die Erzeugung von sekund?ren und lateralen Rissen. Eine andere Studie zeigt, dass die HV etwa 20e25gpa betr?gt und die Bruchz?higkeit 5e6mpa.m1 / 2 betr?gt.

Abbildung 13.6 zeigt den Variationstrend von H?rte, Bruchz?higkeit und Querbruchfestigkeit mit Aluminiumoxidgehalt. Es ist zu beachten, dass sich diese Werte stark von den angegebenen Werten unterscheiden (Mao et al., 2015). Reines WC hat die h?chste H?rte und die niedrigste Bruchz?higkeit. Die Zugabe von Al 2 O 3 verbessert die Bruchz?higkeit, aber die H?rte von reinem Aluminiumoxid ist geringer als die von reinem WC und die H?rte von wc-al 2 o 3 -Komposit nimmt ab. Die unterschiedlichen Ergebnisse in Abbildung 13.6 zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften nicht nur vom Aluminiumoxidgehalt, sondern auch vom Herstellungsprozess und der Qualit?t verschiedener Substrate abh?ngen. 

WC-Schleifmittel

WC cBN

Da CBN eine ausgezeichnete H?rte, thermische Stabilit?t und Reaktionsaktivit?t mit Eisen aufweist, kann die Zugabe von CBN zu WC Co die Verschlei?festigkeit, H?rte und mechanischen Eigenschaften des Materials verbessern. Sobald CBN in der WC-Matrix verst?rkt ist, wird eine starke Haftung erzeugt. Zus?tzlich kann eine bessere Bruchz?higkeit durch Rissablenkung oder überbrückung von CBN-Partikeln erhalten werden. Die beiden Haupthindernisse bei der Zugabe von CBN sind die Umwandlung von CBN in hBN und die starke kovalente Bindung zwischen B und N, was zu einer geringen Sinterf?higkeit von CBN und Hartmetall führt.

WC Diamanten

WC-Diamant weist eine ausgezeichnete Bruchz?higkeit, Risswachstumsbest?ndigkeit und Reflexionsbest?ndigkeit auf. Dieses Material kann nur unter thermodynamischen Bedingungen hergestellt werden, um zu verhindern, dass Diamant zu Graphit wird. Durch mehr Forschung zur Verbesserung der Leistung dieses Materials k?nnen wir die enorme Kostenlücke schlie?en, die sehr notwendig ist.