O carboneto cimentado é um material compósito composto por carbonetos metálicos refratários de alta dureza e metais cimentados. Devido à sua alta dureza, resistência ao desgaste e propriedades químicas estáveis, é usado em materiais modernos para ferramentas e materiais resistentes ao desgaste. Materiais resistentes a altas temperaturas e corros?o ocupam uma posi??o importante. Atualmente, as ligas duras à base de carboneto de tungstênio s?o as mais utilizadas entre os carbonetos produzidos no mundo, com a maior produ??o e o uso mais extenso. Entre elas, a liga dura de WC usada nas minas tem sido considerada o “dente” das indústrias de desenvolvimento de minas, perfura??o de petróleo e explora??o geológica, e recebeu ampla aten??o.

As ferramentas de perfura??o de minas s?o compostas por um corpo de base metálica e diferentes formas geométricas incorporadas e diferentes graus de dentes de broca de liga dura de WC de acordo com diferentes condi??es de trabalho. Tomemos como exemplo as palhetas do eixo de picareta, o ambiente de trabalho das picaretas é duro e, além do desgaste abrasivo sob compress?o, flex?o e alta tens?o, ele também possui uma for?a de impacto indefinida, portanto os carbonetos geralmente ocorrem durante a minera??o de carv?o. A cabe?a está quebrada e cai, o que leva ao desgaste prematuro e à falha da matriz de capta??o, o que torna a vida útil das palhetas em forma de palheta muito mais baixas que a vida útil do projeto. Portanto, uma excelente liga dura para minera??o deve ter alta resistência, alta dureza necessária para resistência à abras?o e alta tenacidade necessária para resistência a fraturas por impacto.

O cortador do cortador está em contato direto com a costura de carv?o durante o processo de trabalho. As características de desgaste abrasivo do cortador est?o intimamente relacionadas à estrutura e à dureza da costura do carv?o. A dureza do carv?o é baixa, geralmente de 100 a 420 HV, mas o carv?o geralmente contém dureza diferente. Impurezas como quartzo e pirita (900 a 1100 HV) têm alta dureza e têm uma grande influência nas características de desgaste abrasivo das picaretas.

Na maioria dos exemplos operacionais, a resistência ao desgaste é uma fun??o básica da dureza do material. Quanto maior a dureza, maior a resistência ao desgaste abrasivo. O WC puro é muito duro e semelhante ao diamante. No carboneto cimentado, as partículas de WC formam um esqueleto forte, portanto os carbonetos cimentados de WC exibem dureza muito alta. Além disso, o WC pertence ao sistema de cristais hexagonais e possui anisotropia na dureza. A dureza Vickers da superfície inferior {0001} e da superfície da aresta {1010} é de 2 100 HV e 1 080 HV, respectivamente. No carboneto cimentado de gr?o grosso, a propor??o de gr?os de WC no plano {0001} é alta e, portanto, o carboneto que contém o WC de gr?o grosso mostra maior dureza. Ao mesmo tempo, a uma alta temperatura de 1 000 ° C, as ligas duras de WC de granula??o grossa têm dureza mais alta que as ligas duras comuns e apresentam boa dureza vermelha.

No processo de corte de carv?o, as partículas de WC s?o expostas na superfície do carboneto cimentado depois que as fases cimentadas do carboneto cimentado no nariz da ferramenta protegido pela borda acumulada foram espremidas ou levadas por raspagem abrasiva. Partículas de WC com suporte de fase coladas s?o facilmente esmagadas, destruídas e liberadas. Devido aos gr?os de WC grosseiros, o metal duro tem uma for?a de reten??o forte em rela??o ao WC, e os gr?os de WC s?o difíceis de retirar e exibem excelente resistência ao desgaste.

Quando a broca corta a rocha de carv?o, a cabe?a da fresa é sujeita a tens?es de alta tens?o, tens?es de tra??o e de cisalhamento sob a a??o da carga de impacto. Quando a tens?o exceder o limite de resistência da liga, a cabe?a do cortador de liga será fragmentada. Mesmo que a tens?o gerada n?o atinja o limite de resistência do metal duro, a trinca por fadiga do metal duro ocorrerá sob a a??o repetida da carga de impacto, e a expans?o da trinca por fadiga pode fazer com que a cabe?a da ferramenta caia ou lascar. Ao mesmo tempo, ao cortar a costura de carv?o, o picareta de cisalhamento produz alta temperatura de 600-800 ° C na superfície de corte, e a costura de carv?o de corte de corte é um movimento rotativo periódico. O aumento da temperatura é alternado e a temperatura aumenta quando a cabe?a do cortador entra em contato com a rocha de carv?o. , esfrie ao deixar a rocha de carv?o. Devido à constante mudan?a da temperatura da superfície, a densidade de deslocamento aumenta e concentra-se, e a superfície do padr?o serpentino aparece.

A profundidade das trincas e a taxa de propaga??o diminuem com o aumento do tamanho dos gr?os de carboneto, e a morfologia, dire??o e profundidade das trincas também variam com o tamanho dos gr?os de WC. As rachaduras nas ligas de gr?o fino s?o principalmente retas, pequenas e longas; as rachaduras nas ligas de gr?o grosso s?o irregulares e curtas. As rachaduras se estendem principalmente no limite de gr?o fraco. No carboneto cimentado de gr?o grosso, se as microfissuras contornarem os gr?os de WC de gr?o grosso, eles s?o em zigue-zague e devem ter energia que corresponda à área da fratura; se eles passam Quando os gr?os de WC s?o expandidos, eles devem ter uma considerável energia de fratura. Como resultado, os gr?os de WC de granula??o grossa aumentam a deflex?o e a bifurca??o das trincas, o que pode impedir a propaga??o adicional de micro trincas e aumentar a resistência do metal duro. Com o mesmo conteúdo da fase cimentícia, a liga de granula??o grossa possui uma fase de liga??o mais espessa, o que é benéfico para a deforma??o plástica da fase de liga??o, inibe a extens?o de trincas e apresenta boa tenacidade.

Estudos sobre a resistência e a estrutura do carboneto cimentado WC-Co também mostram que existe uma certa regra entre a resistência do carboneto cimentado e o tamanho de gr?o do WC. Quando o teor de cobalto é constante, a resistência das ligas convencionais de baixo teor de cobalto sempre aumenta à medida que o tamanho de gr?o do WC no carboneto cimentado se torna mais grosso, e a resistência da liga com maior teor de cobalto atinge o pico com o engrossamento do gr?o de WC.

Atualmente, os pós de carboneto de tungstênio s?o geralmente preparados pelo processo de redu??o de óxido de tungstênio para obter pó de tungstênio grosso, pó de tungstênio obtido por carboniza??o em alta temperatura para obter pó de WC grosso e pó de WC e pó de Co por mistura, moagem a úmido e sinteriza??o. Entre elas, a escolha da prepara??o de pó de WC grosso, processo de sinteriza??o e equipamentos afeta diretamente o desempenho da liga de WC da mina.

Os resultados dos testes de Luo Binhui mostram que o teor de oxigênio da matéria-prima de óxido de tungstênio afeta diretamente o tamanho das partículas do pó de tungstênio. Para produzir pó de tungstênio ultrafino, o óxido de tungstênio com menor teor de oxigênio deve ser selecionado como matéria-prima (geralmente tungstênio roxo), e o pó de tungstênio mais grosso deve ser selecionado para a produ??o de oxigênio. Um alto teor de óxido de tungstênio (tungstênio amarelo ou tungstênio azul) é usado como matéria-prima. Os resultados de Zhang Li et al. mostraram que, em compara??o com o tungstênio amarelo, o uso de tungstênio azul para obter pó de tungstênio de gr?o grosso n?o apresenta vantagem no tamanho e distribui??o das partículas. No entanto, os microporos superficiais s?o menos pós de tungstênio feitos de tungstênio amarelo e o desempenho geral dos carbonetos cimentados é melhor. Sabe-se que a adi??o de um metal alcalino ao óxido de tungstênio contribui para a longa aspereza do pó de tungstênio, mas o metal alcalino residual no pó de tungstênio suprime o crescimento de gr?os de cristal de WC. Sun Baoqi et al. usou óxido de tungstênio ativado por lítio para redu??o de hidrogênio para preparar pó grosso de tungstênio. Com base nos resultados experimentais, ele explorou o mecanismo de ativa??o e crescimento dos gr?os. Ele acreditava que ao adicionar sal de lítio volátil, a taxa de deposi??o volátil durante a redu??o do óxido de tungstênio era acelerada, resultando no crescimento do tungstênio em temperaturas mais baixas. Huang Xin adicionou sal Na em WO 3 para redu??o de temperatura intermediária. O tamanho das partículas do pó de tungstênio é proporcional à quantidade de Na adicionada. Com o aumento da adi??o de Na, o número de grandes gr?os cristalinos aumentou de 50 para 100 μm.

Gao Hui acredita que a classifica??o do pó de tungstênio pode efetivamente alterar as propriedades do pó e resolver o problema de espessura irregular do pó. Reduza a diferen?a entre os diametros mínimo, máximo e médio das partículas para produzir um pó de WC mais grosso e uniforme; devido às características do tungstênio, ele n?o é facilmente quebrado e a tritura??o moderada é realizada antes da classifica??o para separar as partículas aglomeradas no pó. , separa??o mais eficaz do pó, melhorar a uniformidade.

A prepara??o de pós de gr?o grosso da WC por carboniza??o a alta temperatura de pó de tungstênio de gr?o grosso é um método clássico e clássico. Os pós de tungstênio de gr?o grosso s?o misturados com negro de fumo e depois misturados em um forno de tubo de carbono. A temperatura de carboniza??o dos pós de tungstênio grosso é geralmente de cerca de 1 600 ° C, e o tempo de carboniza??o é de 1 ~ 2 h. Devido à carboniza??o a alta temperatura por um longo tempo, esse método minimiza os defeitos de treli?a do WC e minimiza a deforma??o microscópica, melhorando assim a plasticidade do WC. Nos últimos anos, o processo de carboniza??o em pó de tungstênio foi desenvolvido continuamente. Algumas plantas de produ??o de metal duro come?aram a adotar fornos avan?ados de indu??o de frequência intermediária para carboniza??o a vácuo e hidrogena??o.

Devido ao fen?meno de sinteriza??o e crescimento de partículas de pó de WC, as partículas de WC crescem cada vez mais espessas a altas temperaturas. Além disso, quanto mais fino o pó de tungstênio original, mais óbvio é o fen?meno da alta temperatura e do crescimento dos gr?os de WC. é baseado neste princípio que o uso de pó de tungstênio de gr?os médios e até pós de tungstênio de gr?os finos para carboniza??o em alta temperatura para obter carboneto de tungstênio de gr?os grossos. O uso de pó de tungstênio (sub-peneira Fisher sixer, Fsss 5,61 a 9,45 μm) foi relatado na literatura. A temperatura de carboniza??o foi de 1 800 a 1 900 ° C e foi obtido pó de WC com Fsss 7,5 a 11,80 μm. Foi utilizado pó de tungstênio fino. (Fsss <2,5 μm), temperatura de carboniza??o 2 000 ° C, pó de WC com Fsss de 7 a 8 μm foi preparado. Devido à grande diferen?a de densidade entre tungstênio e WC, as partículas de tungstênio se convertem em partículas de WC durante a convers?o de tungstênio em WC.

As partículas de WC resultantes contêm grande energia de deforma??o, e algumas das partículas de WC estouram como resultado, e as partículas de WC ficam menores após o jateamento. Huang Xin et al. adotou um método de carboniza??o em duas etapas. Desde a primeira vez que a carboniza??o foi incompleta, a parte do núcleo das partículas permaneceu pura em tungstênio e a camada superficial das partículas havia sido completamente carbonizada. O tungstênio puro pode ser recristalizado para consumir parte da energia da tens?o, reduzindo assim a fissura??o de gr?os. A probabilidade. Comparado com o pó convencional de WC de uma etapa, o pó de granula??o grossa produzido pelo método de duas etapas possui uma composi??o de fase única e quase nenhuma W2C, WC (1-x) e outras fases diversas. Zhang Li et al. estudaram o efeito da dopagem por Co no tamanho de gr?o e na micro morfologia de pós de WC grossos e grossos. Os resultados mostram que o dopagem por Co é benéfico para o aumento do tamanho dos gr?os e carbono livre do pó de WC e é benéfico para os cristais únicos. WC em pó. Quando o conteúdo de dopagem de Co é 0,035%, a integridade do cristal dos gr?os de WC é significativamente melhorada, mostrando uma etapa de crescimento e um plano de crescimento distintos.

A característica distintiva é que o carboneto de tungstênio pode ser usado para produzir diretamente carboneto de tungstênio, e o pó de carboneto de tungstênio produzido é particularmente espesso e carbonizado. Uma mistura de minério de tungstênio e óxido de ferro é reduzida com alumínio, enquanto o carboneto é usado para o carboneto de cálcio. Enquanto a carga é inflamada, a rea??o prossegue espontaneamente, resultando em uma rea??o exotérmica com uma temperatura de auto-aquecimento de até 2500 ° C. Depois que a rea??o termina, o forno e o material da rea??o s?o resfriados. A parte inferior do forno produzirá uma camada de blocos à base de WC, e o restante será ferro metálico, manganês, excesso de alumínio metálico e uma pequena quantidade de escória. A camada superior de escória foi separada, o lingote inferior foi triturado, o excesso de carboneto de cálcio foi removido por lavagem com água, ferro, manganês e alumínio foram removidos por tratamento ácido e, finalmente, os cristais de WC foram classificados por curativo por gravidade. O WC produzido por esse processo é triturado até um nível de mícrons para uso com uma variedade de diferentes carbonetos cimentados.

Na sinteriza??o a vácuo, a molhabilidade do metal de liga??o à fase dura é significativamente melhorada e o produto n?o é facilmente cementado e descarbonetado. Portanto, muitos dos fabricantes mundiais de metal duro famosos usam sinteriza??o a vácuo, e a sinteriza??o a vácuo na produ??o industrial da China substituiu gradualmente a sinteriza??o de hidrogênio. Mo Shengqiu estudou a prepara??o de metal duro WC-Co com baixo teor de cobalto por sinteriza??o a vácuo e apontou que o sistema de processo na fase de pré-queima é a chave para a sinteriza??o a vácuo de metal duro WC-Co com baixo teor de cobalto. Nesta fase, as impurezas e o oxigênio da liga s?o eliminados, a contra??o volumétrica é relativamente intensa e a densidade aumenta rapidamente. O vácuo de pré-queima na liga 0,11~0,21 MPa apresenta melhor desempenho final. Para metal duro WC-Co de granula??o grossa com teor de cobalto entre 4% e 6%, para alta resistência, a temperatura de pré-sinteriza??o deve estar entre 1 320 e 1 370 °C.

O metal duro sinterizado a vácuo possui uma pequena quantidade de poros e defeitos. Esses poros e defeitos n?o afetam apenas o desempenho do material, mas também tendem a ser a fonte da fratura durante o uso. A tecnologia de prensagem isostática a quente é um método eficaz para resolver esse problema. Desde o início dos anos 90, foram introduzidos fornos de sinteriza??o por press?o isostática a baixa press?o em algumas grandes empresas na China, como Jianghan Bit Factory, Zhuzhou Cemented Carbide Factory e Zigong Cemented Carbide Factory; Os fornos de sinteriza??o de baixa press?o, desenvolvidos independentemente pelo Instituto de Pesquisa de Ferro e A?o de Pequim, foram colocados em opera??o. usar. A aplica??o da prensagem isostática a quente a baixa press?o reduz a porosidade do metal duro e a estrutura é densa, além de melhorar a resistência ao impacto da liga e melhorar a vida útil do metal duro.

Jia Zuocheng e outros resultados experimentais mostram que o processo de prensagem isostática a baixa press?o é benéfico para a elimina??o de vazios no crescimento da liga e do gr?o de WC e aumenta a resistência à flex?o das ligas WC-15Co e WC-22Co de gr?o grosso. Xie Hong et al. estudou os efeitos da sinteriza??o a vácuo e sinteriza??o a baixa press?o nas propriedades dos carbonetos cimentados WC-6Co. Os resultados mostram que a dureza Vickers do material de sinteriza??o a vácuo 1 690kg / mm 2, a resistência à ruptura transversal é de 1 830 MPa, enquanto a dureza do material sinterizado a baixa press?o Vickers é aumentada para 1 720 kg / mm 2, a resistência à ruptura transversal é 2140 MPa. Wang Yimin também produziu ligas WC-8Co por sinteriza??o a vácuo e sinteriza??o a baixa press?o. Os resultados mostram que o material sinterizado a vácuo tem uma dureza de 89,5 HRA e uma resistência à ruptura transversal de 2270 MPa; e o material sinterizado de baixa press?o tem uma dureza aumentada de 89,9 HRA e fratura transversal. A for?a é de 2 520 MPa. A uniformidade da temperatura do forno de sinteriza??o é um fator importante que afeta a qualidade dos produtos de metal duro de alto desempenho. Um grande número de estudos simulou e otimizou o campo de temperatura no forno de sinteriza??o. A literatura prop?e um método de simula??o por partes que é consistente com os resultados experimentais. A distribui??o de temperatura no tubo de grafite n?o é uniforme, o que se deve principalmente ao arranjo n?o razoável do barco de grafite e ao produto sinterizado e à estrutura do tubo de grafite. No teste, foram propostas medidas de otimiza??o para reduzir o desvio da temperatura da superfície de produtos sinterizados em aproximadamente 10 K durante a fase a vácuo e em ± 7 K durante a fase de aquecimento a gás, melhorando assim a qualidade da sinteriza??o.

Um método de sinteriza??o sob condi??es pressurizadas usando energia de descarga instantanea e intermitente. O mecanismo de sinteriza??o do SPS ainda é controverso. Estudiosos em casa e no exterior realizaram uma extensa pesquisa sobre esse tópico. Geralmente, acredita-se que um plasma de descarga seja gerado instantaneamente quando um pulso de corrente direta é aplicado a um eletrodo, de modo que o calor gerado uniformemente por cada partícula no corpo sinterizado ative a superfície da partícula e a sinteriza??o seja realizada pelo auto-aquecimento efeito do interior do pó. Liu Xuemei e cols. Usaram DRX, EBSD e outros métodos de teste para comparar a composi??o de fases, a microestrutura e as propriedades dos materiais de liga dura obtidos por sinteriza??o por prensagem a quente e por plasma de faísca. Os resultados mostram que os materiais sinterizados SPS apresentam alta tenacidade à fratura. Xia Yanghua, etc., usando a tecnologia SPS com press?o inicial de 30 MPa, temperatura de sinteriza??o de 1 350 ° C, reten??o de 8 min, temperatura de 200 ° C / min, dureza de carboneto preparado de 91 HRA, resistência à fratura transversal de 1 269 MPa. A literatura utiliza a tecnologia SPS para sinterizar carbonetos cimentados WC-Co. Pode produzir WC- com densidade relativa de 99%, HRA ≥ 93 e boa forma??o de fase e microestrutura uniforme sob temperatura de sinteriza??o de 1270 ° C e press?o de sinteriza??o de 90 MPa. Carboneto de Co. Zhao et al. da Universidade da Califórnia, EUA, preparou o carboneto cimentado sem ligante pelo método SPS. A press?o de sinteriza??o foi de 126 MPa, a temperatura de sinteriza??o foi de 1 750 ° C e n?o foi obtido tempo de reten??o. Uma liga totalmente densa foi obtida, mas uma pequena quantidade de fase W2C estava contida. Para remover as impurezas, foi adicionado um excesso de carbono. A temperatura de sinteriza??o foi de 1 550 ° C e a temperatura de reten??o foi de 5 μm. A densidade do material permaneceu inalterada e a dureza Vickers foi de 2 500 kg / mm 2.

A sinteriza??o por plasma Spark como um novo tipo de tecnologia de sinteriza??o rápida tem amplas perspectivas de aplica??o. No entanto, a pesquisa em casa e no exterior ainda é limitada à fase de pesquisa em laboratório. O mecanismo de sinteriza??o e o equipamento de sinteriza??o s?o os principais obstáculos ao seu desenvolvimento. O mecanismo de sinteriza??o do SPS ainda é controverso, especialmente os processos e fen?menos intermediários da sinteriza??o ainda n?o foram estudados. Além disso, o equipamento SPS utiliza grafite como molde. Devido à sua alta fragilidade e baixa resistência, n?o é propício à sinteriza??o de alta temperatura e alta press?o. Portanto, a taxa de utiliza??o do molde é baixa. Para a produ??o real, é necessário desenvolver novos materiais de molde com maior resistência e reutiliza??o do que os materiais de molde usados atualmente (grafite), a fim de aumentar a capacidade de suporte do molde e reduzir o custo do molde. No processo, é necessário estabelecer a diferen?a de temperatura entre a temperatura do molde e a temperatura real da pe?a, para controlar melhor a qualidade do produto.

Um método no qual a energia de microondas é convertida em energia térmica para sinteriza??o usando a perda dielétrica de um dielétrico em um campo elétrico de alta frequência, e todo o material é aquecido uniformemente a uma certa temperatura para obter a densifica??o e a sinteriza??o. O calor é gerado a partir do acoplamento do próprio material ao microondas, e n?o da fonte de calor externa. A equipe da Monika estudou a sinteriza??o por microondas e a densifica??o tradicional por sinteriza??o de carbonetos cimentados WC-6Co. Os resultados experimentais mostram que o grau de densifica??o da sinteriza??o por microondas é mais rápido que o da sinteriza??o tradicional. Pesquisadores da Universidade da Pensilvania estudaram a produ??o de produtos de carboneto de tungstênio na indústria de sinteriza??o por microondas. Eles têm propriedades mecanicas mais altas que os produtos convencionais e possuem boa uniformidade da microestrutura e baixa porosidade. O processo de sinteriza??o por microondas do carboneto cimentado WC-10Co por sinteriza??o por microondas foi estudado no sistema omni-pico. A intera??o do campo elétrico de micro-ondas, campo magnético e campo eletromagnético de micro-ondas no metal duro WC-10Co foi analisada.

A falta de dados e equipamentos das propriedades do material s?o dois grandes obstáculos ao desenvolvimento da tecnologia de sinteriza??o por microondas. Sem os dados sobre as propriedades dos materiais, n?o se pode conhecer o mecanismo de a??o com microondas. Devido à forte seletividade dos fornos de sinteriza??o por microondas para os produtos, os parametros dos fornos de microondas necessários para diferentes produtos s?o muito diferentes. é difícil fabricar equipamentos de sinteriza??o por microondas com alto grau de automa??o, com fun??es de frequência variável e sintonia automática, o que é um gargalo que restringe seu desenvolvimento.