Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах
Карбонизацией природного полимера (лигнина) получены 2D графеновые структуры. Комплексом взаимодополняющих методов исследования (Рамановская спектроскопия, дифрактометрия, электронная микроскопия) показано, что по своим морфометрическим параметрам полученный карбонизированный материал соответствует...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2019
|
| Schriftenreihe: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159982 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах / А.П. Возняковский, И.В. Шугалей, И.И. Новикова, И.В. Бойкова, А.Ю. Неверовская, А.А. Возняковский, А.Д. Лапшина // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2019. — Вип. 22. — С. 342-350. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159982 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1599822025-02-09T15:52:06Z Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах Comparative studies of the effectiveness of usage of 2D graphene structures of various prehistory in biopreparations Возняковский, А.П. Шугалей, И.В. Новикова, И.И. Бойкова, И.В. Неверовская, А.Ю. Возняковский, А.А. Лапшина, А.Д. Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Карбонизацией природного полимера (лигнина) получены 2D графеновые структуры. Комплексом взаимодополняющих методов исследования (Рамановская спектроскопия, дифрактометрия, электронная микроскопия) показано, что по своим морфометрическим параметрам полученный карбонизированный материал соответствует многослойному графену (число графеновых слоев в стеке 2–5). Полученный материал был использован в качестве подложки в составе образца биопрепарата, предназначенного для минимизации экологического ущерба при разливе нефти и нефтепродуктов. Установлено, что практически все культуры, использованные в эксперименте в течение длительного времени (3 месяца), сохраняли высокую выживаемость. Полученные данные позволили заключить, что по своим свойствам полученный иммобилизованный биопрепарат отвечает современным вызовам, предъявляемым к биопрепаратам, предназначенных для использования в условиях экологических катастроф. Карбонізацією природного полімеру (лігніну) отримані 2D графенові структури. Комплексом взаємодоповнюючих методів дослідження (Раманівська спектроскопія, дифрактометрія, електронна мікроскопія) показано, що за своїми морфометричних параметрами отриманий карбонизований матеріал відповідає багатошаровому графену (число графенових шарів в стеку 2–5). Отриманий матеріал був використаний в якості підкладки в складі зразка біопрепарату, призначеного для мінімізації екологічного збитку при розливі нафти і нафтопродуктів. Встановлено, що практично всі культури, використані в експерименті протягом тривалого часу (3 місяці), зберігали високу виживаність. Отримані дані дозволили зробити висновок, що за своїми властивостями отриманий іммобілізований біопрепарат відповідає сучасним викликам, що пред'являються до биопрепаратам, призначених для використання в умовах екологічних катастроф. Carbonization of lignin being the natural biological polymer results in 2D graphene-like structures. The morphometric characteristics of obtained material are similar to those of multilayer graphene (the number of layers in the bulk equals to 2–5). The obtained material was used as the component of biopreparation to reduce the risk of ecosystem degradation due to oil and oil products pollution. It was shown that all tested microorganisms demonstrated good compatibility in contact with synthesized graphene surviving during the 3-month period. So, the preparation based on multilayer graphene may be further proposed for ecosystem remediation after oil pollution. 2019 Article Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах / А.П. Возняковский, И.В. Шугалей, И.И. Новикова, И.В. Бойкова, А.Ю. Неверовская, А.А. Возняковский, А.Д. Лапшина // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2019. — Вип. 22. — С. 342-350. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2223-3938 DOI: 10.33839/2223-3938-2019-22-1-342-350 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159982 547.022.1 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| spellingShingle |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Возняковский, А.П. Шугалей, И.В. Новикова, И.И. Бойкова, И.В. Неверовская, А.Ю. Возняковский, А.А. Лапшина, А.Д. Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
Карбонизацией природного полимера (лигнина) получены 2D графеновые структуры. Комплексом взаимодополняющих методов исследования (Рамановская спектроскопия, дифрактометрия, электронная микроскопия) показано, что по своим морфометрическим параметрам полученный карбонизированный материал соответствует многослойному графену (число графеновых слоев в стеке 2–5). Полученный материал был использован в качестве подложки в составе образца биопрепарата, предназначенного для минимизации экологического ущерба при разливе нефти и нефтепродуктов. Установлено, что практически все культуры, использованные в эксперименте в течение длительного времени (3 месяца), сохраняли высокую выживаемость. Полученные данные позволили заключить, что по своим свойствам полученный иммобилизованный биопрепарат отвечает современным вызовам, предъявляемым к биопрепаратам, предназначенных для использования в условиях экологических катастроф. |
| format |
Article |
| author |
Возняковский, А.П. Шугалей, И.В. Новикова, И.И. Бойкова, И.В. Неверовская, А.Ю. Возняковский, А.А. Лапшина, А.Д. |
| author_facet |
Возняковский, А.П. Шугалей, И.В. Новикова, И.И. Бойкова, И.В. Неверовская, А.Ю. Возняковский, А.А. Лапшина, А.Д. |
| author_sort |
Возняковский, А.П. |
| title |
Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах |
| title_short |
Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах |
| title_full |
Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах |
| title_fullStr |
Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах |
| title_full_unstemmed |
Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах |
| title_sort |
сравнительные исследования эффективности использования 2d-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2019 |
| topic_facet |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159982 |
| citation_txt |
Сравнительные исследования эффективности использования 2D-графеновых структур различной предыстории в биопрепаратах / А.П. Возняковский, И.В. Шугалей, И.И. Новикова, И.В. Бойкова, А.Ю. Неверовская, А.А. Возняковский, А.Д. Лапшина // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2019. — Вип. 22. — С. 342-350. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT voznâkovskijap sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT šugalejiv sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT novikovaii sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT bojkovaiv sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT neverovskaâaû sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT voznâkovskijaa sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT lapšinaad sravnitelʹnyeissledovaniâéffektivnostiispolʹzovaniâ2dgrafenovyhstrukturrazličnojpredystoriivbiopreparatah AT voznâkovskijap comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations AT šugalejiv comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations AT novikovaii comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations AT bojkovaiv comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations AT neverovskaâaû comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations AT voznâkovskijaa comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations AT lapšinaad comparativestudiesoftheeffectivenessofusageof2dgraphenestructuresofvariousprehistoryinbiopreparations |
| first_indexed |
2025-11-27T15:57:23Z |
| last_indexed |
2025-11-27T15:57:23Z |
| _version_ |
1849959699753992192 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
351
УДК 621.762 DOI: 10.33839/2223-3938-2019-22-1-351-362
В. С. Панов, д-р техн. наук
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ
МИСиС), Ленинский пр-т, д. 4, 119049 г. Москва, E-mail: zeinalova@rambler.ru
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ СВЯЗУЮЩЕЙ ФАЗЫ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
НА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Дан обзор статей по влиянию состава и структуры связующей фазы на свойства твердых
сплавов. Отмечена роль связующей фазы, влияющей на свойства твердых сплавов по данным
отечественных и зарубежных ученых.
Приведены имеющиеся и новые данные по опробованию элементов периодической системы в
качестве связующей фазы и их влиянию на свойства твердого сплава. С целью получения более высоких
свойств и удешевления сплава рассмотрены имеющиеся и новые предложения по замене основного
элемента (кобальта) на железо, никель, рений, молибден, хром и др. Показано, что для достижения
наилучших эксплуатационных свойств в каждом конкретном случае применения сплава необходимо
оптимальное сочетание размера зерна и содержания кобальта.
Приведены твердосплавные изделия для различных областей применения.
Рассмотрены приемы упрочнения связки твердых сплавов за счет введения различных видов
упрочнителей. На примере различных ингибиторов роста зерна показано их влияние на средний размер
зерна и свойства твердого сплава.
Приведены пути дальнейшего развития субмикронных, ультратонких, нанофазных сплавов с
наноструктурированной связкой, упрочненной наночастицами.
Ключевые слова: твердый сплав, порошковая металлургия, металлы группы железа, марки
сплавов, структура, свойства, технология, связка, изделия
Введение
Основные работы у нас и за рубежом с целью повышения уровня свойств в основном
направлены на изменение состава и структуры твердых сплавов, совершенствование
технологии, удешевление их путем замены дефицитных и дорогих составляющих твердого
сплава. Причем решающая роль отводится связующей фазе, в качестве которой применяются
обычно кобальт, железо, никель и твердые растворы на их основе. Получают их методом
порошковой металлургии спеканием в присутствии жидкой фазы их тугоплавких соединений
(более 50% по объему) и добавок металлов железной группы для снижения хрупкости сплава.
Опробовано большинство металлов периодической системы элементов, но попытки
полностью заменить кобальт пока безуспешны. Прочность таких сплавов обычно – 50-60%, в
лучшем случае 80% от сплавов марок ВК (WC–Co).
С целью обеспечения более высоких свойств сплава и его удешевления проводились
проводятся исследования по замене кобальта другими металлами, чаще железом и никелем,
которые более пластичны, но менее твердые.
Подробно марки сплавов, их структура, составы, технология изготовления изделий и
области применения, производители у нас и за рубежом приведены в работах [1–7].
Различные марки твердых сплавов, отличающиеся свойствами и структурой,
изготовляются путем варьирования содержания кобальта и среднего размера зерна. Влияние
этих факторов обобщено в работах [2–7].
Физико-механические свойства и микроструктуры сплавов с разным содержанием
кобальта и среднего зерна фаз приведены в [2, 5, 6]. Согласно работе [2] трещиностойкость
mailto:zeinalova@rambler.ru
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
352
увеличивается, а твердость падает за исключением некоторых особых случаев. Прочность на
изгиб проходит через максимум при 3–4% кобальта и размере зерна 2 мкм, а прочность на
сжатие имеет максимум при 5–6% Со и размере зерна 1–2 мкм [5]. Ключевую роль с точки
зрения нахождения максимума играет толщина прослоек кобальтовой фазы, зависящая от его
содержания.
Для достижения наилучших эксплуатационных свойств в каждом конкретном случае
применения сплава должно быть оптимальное сочетание размера зерна и содержания
кобальта.
Свойства твердых растворов связующей фазы на основе кобальта изменяются в
зависимости от концентрации в ней вольфрама и углерода [7–10, 11].
Благодаря уникальному сочетанию различных свойств твердые сплавы в настоящее
время используются в различных областях промышленности, включая обработку металлов и
композиционных материалов резанием,
горнодобывающую промышленность,
деревообработку, бесстружковую обработку
материалов давлением, горячую прокатку
металлов и др. На рис. 1 приведены
твердосплавные изделия для различных областей
применения.
В большинстве современных твердых
сплавов в качестве связки используют кобальт, но
он имеет низкую твердость, что приводит к ее
быстрому износу во время работы изделия. Реже
применяют железо и никель. В связи с этим для
получения более высоких свойств существующих
марок твердых сплавов велись и ведутся работы
по изменению состава и структуры связки
различными методами [1– 3, 8].
Большинство работ посвящено замене кобальта на железо или никель, но в этом случае
возрастает хрупкость, что связано со свойствами самих металлов [1, 2].
Положительные результаты были получены при легировании кобальта авторами работ
[1, 2, 7, 11–13, 14] хромом, танталом, молибденом, рением или замене кобальта на связку
железо-никель-хром, никельалюминиевую связку (или титан-алюминий).
Небольшие добавки к кобальту хрома, молибдена, тантала, ниобия несколько
повышают прочностные свойства сплава при повышенных температурах.
Однако до настоящего времени сплавы WC–Co при одинаковом объемном содержании
кобальта по свойствам в целом превосходят предложенные сплавы.
В формировании свойств твердых сплавов, особенно крупнозернистых, важную роль
играет химический и фазовый состав связующей фазы, а также толщина кобальтовых прослоек
между зернами фазы–WC, влияющая на твердость согласно работам [2, 6, 9–16].
Другие приемы упрочнения связки твердых сплавов за счет введения частиц оксида
алюминия [2], наночастиц карбидов или карбонитридов тугоплавких металлов [6], алмаза или
кубического нитрида бора [2, 9], углеродных нано-трубок [17] и других типов нано-частиц
описаны в работах [10-17]. Такие технологические приемы не нашли широкого применения в
промышленности по причине усложнения технологии.
Рис. 1. Твердосплавные изделия
для различных областей применения
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
353
В последние годы были предприняты многочисленные попытки улучшения свойств
связок на основе кобальта за счет наноструктурирования (упрочнения наночастицами).
Первой работой, в которой описывалась попытка наноструктурирования связки, была работа
[15]. В ней описаны результаты экспериментов по термообработке твердых сплавов с
различным содержанием углерода. Установлено, что при низком содержании углерода
происходит выделение твердых наночастиц в связке, приводящее к некоторому повышению
ее твердости и снижению предела прочности при изгибе. Результаты экспериментов по
дисперсному упрочнению связки
описаны также в работах [1, 2, 3, 18–26].
В них показано образование наночастиц,
состоящих из η-фазы и интерметаллидов
системы WC–Co (рис. 2), что приводило
к повышению ее микротвердости и
снижению трещиностойкости и
прочности.
По этой причине дисперсионное
упрочнение связки за счет старения до
последнего времени не нашло
применение в промышленности, как и
ряд других попыток упрочнения связки.
На свойства твердых сплавов
оказывают влияние также характер
связанности зерен WC и размер зерна
карбидной фазы (ингибиторы роста), о
чем сообщается в работах [2, 6, 10, 20–
23, 27–31].
Как правило, твердые сплавы WC–Co состоят из монокристаллов WC, имеющих форму
усеченных тригональных призм с острыми краями. Считается, что острые края соседних зерен
WC приводят к концентрации напряжений при эксплуатации твердых сплавов, тем самым
способствуя инициированию и распространению трещин. Согласно результатам работ [3, 32],
твердые сплавы с округлыми
зернами WC, не содержащими
острых краев, имеют
повышенную трещиностойкость
и теплопроводность.
Сильное влияние на
микроструктуру твердого сплава
оказывают ингибиторы роста
зерна карбида вольфрама,
подробно описанные в обзорных
статьях, на которые даются
ссылки в работах [1, 2, 6, 10, 21–
23, 33–36].
Кривые, характеризующие
влияние добавок различных
карбидов на средний размер
зерна мелкозернистых твердых
сплавов, показаны на рис. 3, из
Рис. 2. Нановыделения в связке твердого
сплава с 25% Со после старения при 650°С в
течении 100 часов
Рис. 3. Влияние добавок различных карбидов на
средний размер зерна мелкозернистых твердых сплавов с
20% Со
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
354
которого видно, что ингибиторы роста зерна могут быть ранжированы с точки зрения их
влияния на торможения роста зерна в следующем порядке: VC>NbC>TaC / TiC>Mo2C /
Cr3C2>ZrC / HfC.
Современные представления о механизме влияния ингибиторов роста зерна на
микроструктуру твердых сплавов [2, 24–27, 35, 36] связаны с экспериментально
установленным фактом образования на поверхности зерен WC тонкого карбидного слоя
(порядка нескольких атомных монослоев), представляющего собой сложный карбид системы
ингибитор роста зерна – карбид вольфрама.
Считается, что тонкие карбидные слои на основе ингибиторов роста зерна
присутствуют на поверхности зерен карбида вольфрама во время жидкофазного спекания,
подавляя растворение их в жидкой фазе, и стабилизируют таким образом мелкозернистую
структуру твердых сплавов.
Впервые влияние на микроструктуру сплава введения Cr3C2 и VC в 60-е годы ХХ
столетия упоминается в работе [14], а позже подробно описывается в [2, 7, 24].
Одним из достижений твердосплавной промышленности согласно работам авторов [2,
6, 18-27] является разработка особомелкозернистых сплавов для обработки резанием
особотвердых и абразивных материалов.
Дальнейшим развитием особомелкозернистых сплавов являются сплавы с индексом
«ХОМ» с ультрадисперсной и наноразмерной структурой с индексом «СМ», «ВХ», «НС»,
«НСТ» [2, 6, 18, 25, 27].
Заслуживают внимания интересные данные по влиянию на структуру и свойства
твердых сплавов предлагаемых технологических приемов, приведенные в работах [23, 31, 32],
а также во многих работах, выполненных в ИСМ им. В. Н. Бакуля, чл.-корр. НАН Украины В.
П. Бондаренко.
В табл. 1 приведена характеристика субмикронных, ультратонких, нанофазных
сплавов.
Таблица 1. Характеристика твердых сплавов
Марка
сплава
Тип Легирую-
щие добавки
σизг
х),
МПа
HRA (ГПА) Микро-
струк-
тура, d
мкм % до
1 мкм
Страна
изго-
тови-
тель
КIC,
МПа·
м1/2
1 2 3 4 5 6 7 8
ВК6М
ВК6ОМ
ВК10ОМ
ВК6ХОМ
ВК8ХОМ
ВК10ХОМ
ВК10-ВХ
ВК10-ТХ
ВК10-ХТМ
Суб-
мик-
рон-
ные
Нет
TaC, VC
TaC, VC
Cr3C2
Cr3C2
Cr3C2
Cr3C2, VC
Cr3C2, TaC
Cr3C2, Mo2C,
TiC
1300 х)
1530 х)
1845
2285
2455
2585
2005
2450
2230
90
92,5
89,5
91
92
91,5
91
90
91,5
70
75 (0,8)
60 (0,8)
60 (0,7)
85 (0,6)
80 (0,7)
80 (0,6)
75 (0,7)
85 (0,8)
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
12,0
12,5
13,5
11,5
12,5
12,5
12,0
12,0
12,5
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
355
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8
ВК6 «СМ»
ВК10 «СМ»
Ульт-
радис-
перс-
ные
VC
VC, TaC
1770
1860
93,5 (20)
92,5(17,5)
0,4
0,4
Россия
Россия
13,5
16,0
Mg6
Mg12
Mg20
Mg30
Ульт-
радис-
перс-
ные
(3% Co)
(6% Co)
2,5(10%Co)
2,0(15%Co)
1700
-
2700
3000
(20,5)
(17,8)
(16,0)
(13,5)
0,4
0,4
0,4
0,4
США
США
США
США
12,0
-
17,0
-
KF1 Ульт-
радис-
перс-
ные
1,0 (6% Со) 2200 (17,2)
0,4 Герма-
ния
-
Krupp Widia,
THM-F
Ульт-
радис-
перс-
ные
- (6% Со) 2200 (18,0)
0,4 Герма-
ния
-
Нано-6
Нано-8
Нано-10
Нано-15
Нано-
фаз-
ные
Нет данных
Нет данных
Нет данных
Нет данных
2200
2300
2400
2500
(21,8)
(18,0)
(17,2)
(15,0)
0,2
0,2
0,2
0,2
Фирма
Boаrt Int
9,3
9,5
10,4
12,6
Примечание 1. х) на нешлифованных образцах.
Ряд фирм выпускает сплавы WC–Co с размером фазы WC менее 0,3 мкм со свойствами
при содержании кобальта 3-15%; HRA – 90,5-94,0; σизг – 3300-3900 МПа; КIC – 7-16 МПа·м1/2,
некоторіе из них вызывают сомнения.
Разработанные твердые сплавы с ультрадисперсной структурой обладают более
высокими твердостью и прочностью при изгибе (табл. 2).
Как считают авторы, приведенные величины: твердость сплава 6% Со по HV – 2200
МПа, предел прочности при изгибе до 4000 МПа при 15% Со – это не предел.
В табл. 2 приведены характеристики твердых сплавов, выпускаемых рядом зарубежных
фирм.
Таблица 2. Состав и свойства ультратонких твердых сплавов [3, 20]
Фирма Марка
сплава
Состав σизг, МПа HV, МПа
WC Легирующие
добавки, %
Со
Carbide Alloy
Corp., США
MG6
MG12
MG20
MG30
97,0
94,0
87,5
85,0
+
+
2,5
+
3,0
6,0
10,0
15,0
1200
1500
1600
1800
93-94
91,0
89,5
88,5
Hertel Kennametal
AG, Германия
KF1 93,0 1,0 6,0 1500 91
Krupp Widia,
Германия
THM-F 94,0 + - 6,0 1450 90,5
+ Наличие легирующих добавок
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
356
В работах [2, 3, 28–34] приводятся результаты по дисперсному упрочнению связки
твердых сплавов за счет термообработки в результате длительного отжига (старения).
Первые промышленные твердые сплавы с наноструктурированной связкой,
упрочненной твердыми наночастицами, имеющие торговую марку «Master Grades», были
разработаны и внедрены на фирме Element Six GMBH (Германия) более 10 лет назад [3].
Сплавы производятся фирмой по технологии, включающей получение твердосплавных
изделий с низким содержанием углерода с последующей специальной термообработкой,
приводящей к выделению упрочняющих наночастиц.
Другое влияние состава и структуры связки сплава, описанное авторами в [2, 12],
происходит за счет трансформации структуры кубической модификации кобальта в
гексагональную под воздействием циклических нагрузок или усталости.
В работах, описанных в [1, 2], приведены причины, почему сплавы на основе никеля
уступают «кобальтовым», от чего они и меньше применяются.
В изготовлении деталей, работающих при абразивном износе в коррозионных и
окислительных средах, находят применение сплавы со связкой Ni, Ni–Co, Ni–Cr, Ni–Co–Cr,
описанные в работах [1, 2].
Фирма Element Six (Германия) выпускает сплав марки № 6 с никелевой связкой; сплав
№ 12 со связкой Ni–Cr; NK 07 со связкой Co–Ni–VC–Cr3C2.
Сплавы на основе железной связки из-за особенностей их приготовления
характеризуются значительными технологическими трудностями, в связи с чем они не
находят широкого применения в промышленности.
Одним из немногочисленных примеров использования твердых сплавов со связкой Fe–
Co–Ni является марка CTU30/SNK30 (точный состав фирмой не раскрывается) производства
фирмы Ceratizit (Люксембург), используемая для изготовления износостойких деталей.
Положительные результаты по свойствам твердых сплавов получены за счет
небольших добавок к кобальту хрома, молибдена, тантала, ниобия, рения и др. [2].
Однако до настоящего времени сплавы WC-Co по свойствам в целом превосходят
предложенные сплавы. Наилучшие результаты получены для сплавов, не уступающих
зарубежным, со связкой железо-никель (хром) и кобальт-рений, которые приближаются по
свойствам к сплавам WC–ТiC–Co [2]. Промышленный выпуск их отсутствует.
Имеются сведения по замене кобальтовой связки никелевой, легированной Mo, W, ТiC,
HfC, VC, NbC, TaC, Cr3C2. Концентрация их должна быть ниже предельной растворимости в
никеле, чтобы не было новых фаз [2].
В табл. 3 приведены свойства сплавов WC–Fe–Ni, а в табл. 4 твердых растворов для
них.
Таблица 3. Физико-механические свойства сплавов WC–Fe–Ni
Марка
сплава
Fe : Ni До термообработки После термообработки
σизг,
МПа
αк,
кДж/м2
HRA σизг,
МПа
αк,
кДж/м2
HRA
ВЖН 20
ВЖН 20
ВЖН 15
ВЖН 15
ВЖН 11
ВЖН 11
80 : 20
85 : 15
80 : 20
85 : 15
80 : 20
85 : 15
2300
2250
2170
2050
1900
1940
5,0
4,2
4,1
4,0
3,9
3,7
85,0
84,5
87,0
87,0
88,0
88,5
2870
2740
2650
2600
2470
2400
5,0
4,2
4,0
4,0
3,9
3,8
88,0
88,5
89,0
89,5
90,0
90,0
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
357
Таблица 4. Свойства твердых растворов на основе никеля и кобальта
Сплав σизг, МПа δ, % HV, МПа
Ni–WC–HfC–Cr3C2–Mo
Ni–WC–HfC–NbC–Mo
Ni–10% WC
Со–10% WC
770
690
535
710
19
15
26
9
4600
3850
2420
4250
На ежегодном Международном семинаре в Планзее, в Ройтте (Австрия) фирмой
Fridrich Krupp GMBH (Германия) был представлен доклад об изучении систем Fe–Co–Ni, Co–
Ni и Fe–Ni. Фирма FORD (США), Аnderson Strathclude PLC (Англия), ряд японских фирм
привели данные по легированию и замене кобальтовой связки.
Новым перспективным способом увеличения эксплуатационных свойств твердых
сплавов является введение в связку наномодифицированных добавок, состоящих из карбида
тантала и функциональных композиций, за счет которых формируется новая структура с
выделением нанодисперсных включений в связующей фазе, приводящих к увеличению
износостойкости и трещиностойкости [33].
Заключение
Приведенный анализ зарубежных и отечественных источников указывает на
достаточно большое количество работ, посвященных исследованию структуры и свойств
твердых сплавов, влияющих на их свойства, особенно новым связкам.
Зроблено огляд статей по впливу складу і структури зв’язуючої фази на властивості твердих
сплавів. Відзначено її роль у формуванні властивостей твердих сплавів за даними вітчизняних і
зарубіжних вчених.
Наведено наявні і нові дані по випробуванню елементів періодичної системи в якості зв’язуючої
фази і їх впливу на властивості твердого сплаву. З метою отримання більш високих властивостей і
здешевлення сплаву розглянуті наявні і нові пропозиції по заміні основного елементу (кобальту) на
залізо, нікель, реній, молібден, хром і ін. Показано, що для досягнення найкращих експлуатаційних
властивостей в кожному конкретному випадку застосування сплаву необхідно оптимальне поєднання
розміру зерна і вмісту кобальту.
Наведено твердосплавні вироби для різних областей застосування.
Розглянуто прийоми зміцнення зв'язки твердих сплавів за рахунок введення різних видів
зміцнювачів. На прикладі різних інгібіторів росту зерна показано їх вплив на середній розмір зерна і
властивості твердого сплаву.
Наведено шляхи подальшого розвитку субмікронних, ультратонких, нанофазних сплавів з
наноструктурованою зв'язкою, зміцненою наночастинками.
Ключові слова: твердий сплав, порошкова металургія, метали групи заліза, марки сплавів,
структура, властивості, технологія, зв'язка, вироби
V. S. Panov
National University of Science and Technology “MISIS”
THE INFLUENCE OF COMPOSITION AND STRUCTURE OF BINDER PHASE ON HARD
ALLOYS SERVICE PROPERTIES
A review of the works related to the influence of the composition, structure and technology of the
binder on the properties of hard alloys is given. The data on influence of binder on the properties of hard
alloys from Russian and international studies is summarized.
An overview on the research of applicability of various elements of periodic system as the binders and
their influence on the properties of hard alloys is given. To enhance the mechanical properties and reduce the
cost of hard alloys, the available and novel suggestions regarding the substitution of the main binder (cobalt)
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
358
by iron, nickel, rhenium, molybdenum, chrome, etc. were assessed. To attain the best possible performance,
an optimal combination of grains size and binder content is required. The areas of application for particular
hard alloys are outlined, along with the methods for enhancing the mechanical properties of binder by
introduction of various strengthening additives. The influence of grain growth inhibitors on the median grains
size and properties of hard alloys are demonstrated. The ways for further development of submicron, ultrafine,
nano-phase alloys with nanostructured binders strengthened by nanoadditives are outlined.
Key words: hardmetals, powder metallurgy, iron group metals, hardmetals grades, structure,
properties, technology, binder
Литература
1. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных
твердых сплавов. – М.: Металлургия, 1976. – 627 с.
2. Панов В. С. Чувилин А. М., Фальковский В. А. Технологии и свойства твердых
сплавов и изделий из них. – М.: МИСиС, 2004. – 462 с.
3. Konyashin I. Cemented Carbides for Mining, Construction and Wear Parts, //
Comprehensive Hard Materials, Elsevier Science and Technology / Editor-in-Chief V.
Sarin. – 2014. – P. 425-451.
4. Konyashin I., Klyacjko L. History of Cemented Carbides in the Soviet Union //
International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2015. – N 49. – P. 9–26.
5. Exner H. Gurland J. A review of parameters influencing some mechanical properties of
tugsten carbide-cobalt alloy // Powder Met. – 1970. – N 13. – Р.13–31.
6. Wettability of tungsten carbide by liquid binders in WC–Co cemented carbides: Is it
complete for all carbon contents? / I. Konyashin, A.A. Zaitsev et al. // International Journal
of Refractory Metals and Hard Materials. – 2017. – N 62. – Р.134–148.
7. Фальковский В.А. Инновации в технологии твердых сплавов: нано- и
ультрадисперсные структуры – М.: МИТХТ, 2008. – 69 с.
8. Herber R.-P. Shubert W.-D., Lux B. Hardmetals with “rounded” WC grains // International
Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2006. – N 24. – Р. 360–364.
9. (1997). US patent 6126709, МКИ C22C 29/08 (20060101). Cemented carbide body with
improved high temperatures and thermomechanical properties / J. Akerman, T. Ericson. –
Publ. 03.10.2000.
10. Na L., Zhang W., Peng Y. Effect of the Dispersity of Cubic Phase on the Microstructure
and Mecanical Properties of Ultra-Fine WC-10Co based Cemented Carbides, Proceedings
of Euro PM 2015. – Reims, 2015. – Р. 120–125.
11. Effect of TaC on plastic deformation of WC-Co and Ti(C,N)-WC-Co / G. Ostberg, K. Buss,
M. Christensen et al. // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – 2006.
– N 24. – Р.145–154.
12. Brookes A. K. Fine and ultrafine cemented carbides / International Plansee Seminar.
Reutte, Tirol, Austria. Metal Powder Report. – 2001. – V. 56. – N 11. – Р. 24–27.
13. Konyashin I., Ries B., Lachmann F. Novel hardmetal with nano-strengthened binder Inorg.
Mater. Appl. Res. – 2011. – V. 2. – N 1. – P. 19–21.
14. К вопросу о сопротивлении твердого сплава разрушением при ударных нагрузках /
В. А. Ивенсен, З. А. Гольдберг, О. Н. Эйдук и др. // Порошковая металлургия. – 1965.
– N 13. – С. 69–75.
15. Suzuki H., Hayashi K., Taniguchi Y. The beta-free layer near the surface of vacuum-
sintered tungsten carbide-beta-Co alloys containing nitrogen // Trans. Jpn. Inst. Met. – 1981.
– V. 22. – N 11. – Р. 758–764.
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
359
16. Development, production and application of novel grades of coated hardmetals in Russia /
I. Konyashin, A. Anikeev, V. Senchihin // International Journal of Refractory Metals and
Hard Materials. – 1996. – V. 14. – P. 41–48.
17. Анализ свойств нанокомпозита на основе керамической матрицы, армированной
углеродными нанотрубками / Л. Е. Агуреев, Б. С. Иванов, А. В. Иванови др. //
Нанотехнологии: наука и производство. – 2017. – N 1. – C. 13–24.
18. Андриевский Р.А., Рагуля А. В. Наноструктурные материалы. – М.: Академия, –
2005. – 192 с.
19. Hardmetals with nano-grain reinforced binder: Binder fine structure and hardness. / I.
Konyashin, B. Ries, F. Lachmann, R. et al. // International Journal of Refractory Metals and
Hard Materials. – 2008. – V. 26. – P. 583–588.
20. Sintering of nanocrystalline WC-Co composite powder / G. Shao, X-L. Duan, J. Xie, et al.
// Rev Adv Mater Sci. – 2003. –N 5. – P. 281–286.
21. Warbichel P., Hoferm F., Grogger W., Lackner A. EFTEM-EELS Characterization of VC
and Cr3C2 Doped Cemented Carbides / G. Kneringer, P. Rödhammer, H. Wildner, (Eds.).
Proceedings of the 15th International Plansee Seminar 2001. – Reutte, Austria: Plansee
Group. – V. 2. – Р. 65–74.
22. Hayashi K., Fuke Y., Suzuki H. Effects of addition carbides on the grain size of WC-Co
alloy // Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. – 1972. – V. 19. –
N 2. – P. 67-71.
23. Богодухов С. И., Козак Е. С., Свиденко Е. В. Упрочнение твердых сплавов (обзор) //
Упрочняющие технологии и покрытия. –2015. – N 11. – С. 3–11.
24. Панов В. С., Шуменко В. Н. Технология и свойства спеченных твердых сплавов. –
М.: МИСиС, 2013. – 143 с.
25. Кобицкой И. В., Емельянова Т. А., Клячко Л. И. Исследование особомелкозернистых
твердых сплавов, легированных карбидами тугоплавких металлов // Цветные
металлы. – 1998. – N 8. – С. 58–60.
26. Панов В. С., Коц Ю. Ф., Филимонова А. А. Формирование структуры
композиционного материала системы WC–Ni3Al при жидкофазном спекании //
Цветные металлы. – 1993. – No. 4. – С. 55–57.
27. Левашов Е. А., Рогачев А.,С., Курбаткина В.,В. Перспективные материалы и
технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. – М.:
МИСиС, 2011. – 377 с.
28. Konyashin I. Healing of surface defects in hard materials by thin coatings // J. Vacuum Sci.
Technol. A. – 1996. – V. 2. – P. 447–452.
29. Zaitsev A. A., Vershinnikov V. I., Konyashin I. High-quality cemented carbides on the basis
of near-nano and coarse-grain WC powders obtained by self-propagating high-temperature
synthesis (SHS) // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. – 2015. – V. 22. – P. 152–160.
30. Weidow J., Andrén H.-O. Grain and phase boundary segregation in WC-Co with TiC, ZrC,
NbC or TaC additions // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. –
2011. – N 29. – Р. 38–43.
31. Konyashin I., Hlawatschek S., Ries B. Engineered Surfaces on Cemented Carbides Obtained
by Tailored Sintering Techniqes // Surf. Coat. Technol. – 2014. – N 258. – Р. 300–309.
32. Фальковский В. Я., Клячко Л. И. Твердые сплавы. – М.: Руда и металлы, 2005. – 416 с.
33. Structure and Magnetic Properties of WC–50% Co Model Alloys Containing TaC
Additives / A. A. Zaitsev, I. Yu.Konyashin, E. N. Avdeenko et al. // Russian journal of non-
ferrous metals. – 2018. – V. 59. – N 4. – P. 410–411.
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
360
34. Konyashin I., Ries B., Lachmann F. Novel hardmetal with nano-strengthened binder //
Inorg. Mater. Appl. Res. – 2011. – V. 2. – N 1. – P. 19–21.
35. Blagoveshchenskiy Yu.V., Isayev N. V., Blagoveshchenskaya N. V. Methods of
compacting nanostructured tungsten–cobalt alloys from nanopowders obtained by plasma
chemical synthesis // Inorg. Mater. Appl. Res. – 2015. – V. 6. – N 5. – P. 415–426.
36. Твердые сплавы // Металлические порошки и порошковые материалы: Справочник; под
общ. ред. М. И. Алымова и Ю. В. Левинского. – М.: «Научный мир», 2018. – С. 241–316.
Поступила 14.03.19
References
1. Tretyakov, V.I. (1976). Osnovy metallovedeniya i tekhnologii proizvodstva spechennykh
tverdykh splavov [Fundamentals of metallurgy and technology of manufactured carbide].
Moscow: Metallurgiya [in Russian].
2. Panov, V.S., Chuvilin A.M., & Falkovskiy V.A. (2004). Tekhnologii i svoistva tverdykh
splavov i izdelii iz nikh [Technology and properties of hardmetals and related products].
Moscow: MISIS [in Russian].
3. Konyashin, I. (2014). Cemented Carbides for Mining, Construction and Wear Parts.
Comprehensive Hard Materials, Elsevier Science and Technology. V. Sarin (Ed.), 425–451.
4. Konyashin, I., & Klyacjko, L. (2015). History of Cemented Carbides in the Soviet Union.
International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 49, 9–26.
5. Exner, H., & Gurland, J. (1970). A review of parameters influencing some mechanical
properties of tugsten carbide-cobalt alloy. Powder Met, 13, 13-31.
6. Konyashin, I., & Zaitsev, A.A. et al. (2017). Wettability of tungsten carbide by liquid
binders in WC–Co cemented carbides: Is it complete for all carbon contents? International
Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 62, 134–148.
7. Falkovskii, V.A. (2008). Innovatsii v tekhnologii tverdykh splavov [Innovations in the
technology of hard alloys: nano- and ultradisperse structures]. Moscow: MITKhT [in
Russian].
8. Herber, R.-P., Shubert, W.-D., & Lux B. (2006). Hardmetals with “rounded” WC grains.
International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 24, 360–364.
9. Akerman, J., & Ericson T. (1997) Patent of USA 6126709.
10. Li, N., Zhang, W. & Peng, Y. (2015). Effect of the Dispersity of Cubic Phase on the
Microstructure and Mecanical Properties of Ultra-Fine WC-10Co based Cemented
Carbides. Proceedings of Euro PM, Reims, 120–125.
11. Ostberg, G., Buss, K., & Christensen, M., et al. (2006). Effect of TaC on plastic
deformation of WC-Co and Ti(C,N)–WC–Co. International Journal of Refractory Metals
and Hard Materials, 24, 145–154.
12. Brookes, A.K. (2001). Fine and ultrafine cemented carbides. International Plansee
Seminar. Reutte, Tirol, Austria: Metal Powder Report, 56, 11, 24–27.
13. Konyashin, I., Ries B., & Lachmann F. (2011). Novel hardmetal with nano-strengthened
binder. Inorg. Mater. Appl. Res., 2, 1, 19–21.
14. Ivensen V.A., Goldberg, Z.A., & Eyduk O.N. et al. (1965) K voprosu o soprotivlenii
tverdogo splava razrusheniem pri udarnikh nagruzkakh [The question of rupture resistance
of cemented carbide at dynamic load]. Poroshkovaya metallurgiya – Powder metallurgy,
13, 69–75 [in Russian].
15. Suzuki, H., Hayashi, K., & Taniguchi Y. (1981). The beta-free layer near the surface of
vacuum-sintered tungsten carbide-beta-Co alloys containing nitrogen. Trans. Jpn. Inst.
Met., 22(11), 758–764.
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
361
16. Konyashin, I., Anikeev, A., & Senchihin, V. (1996). Development, production and
application of novel grades of coated hardmetals in Russia. International Journal of
Refractory Metals and Hard Materials, 14, 41–48.
17. Agureev, L.E., Ivanov, B.S., Ivanov, A.V., Barmin A.A., & Rudstein, R.I. (2017). Analiz
svoistv nanokompozita na osnove kepamicheckoi matritsi, armirovannoi uglerodnimi
nanotrubkami [The analysis of properties of the nanocomposite on the basis of the ceramic
matrix reinforced by carbon nanotubes] Nanotekhnologii: nauka i proizvodstvo –
Nanotechnologies: science and manufacturing, 1, 12–24 [in Russian].
18. Andrievskii, R.A., & Ragulya, A.V. (2005). Nanostrukturnye materialy [Nanostructured
materials]. Moscow: Akademiya [in Russian].
19. Konyashin, I., Ries, B., Lachmann, F., Cooper, R., Mazilkin, A., & Straumal, B. et al.
(2008). Hardmetals with nano-grain reinforced binder: Binder fine structure and hardness.
International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 26, 583–588.
20. Shao, G., Duan, X.-L., Xie, J., Yu, X., Zhang, W., & Yuan, R. (2003). Sintering of
nanocrystalline WC-Co composite powder. Rev. Adv. Mater. Sci, 5, 281-286.
21. Warbichel, P., Hoferm F., Grogger W., & Lackner A. (2001). EFTEM-EELS
Characterization of VC and Cr3C2 Doped Cemented Carbides. Kneringer G, Rödhammer P,
Wildner H, (Eds.). Proceedings of the 15th International Plansee Seminar, Reutte, Austria:
Plansee Group. 2, 65-74.
22. Hayashi, K., Fuke, Y., & Suzuki, H. (1972). Effects of addition carbides on the grain size of
WC-Co alloy. Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy, 19, 2, 67–71.
23. Bogoduhov, S.I., Kozak, E.S., & Svidenko, E.V. (2015). Uprochnenie tverdykh splavov
(obzor) [Hardening of hard alloys (review)]. Uprochniaiushchie tekhnologii i pokritiia –
Hardening technologies and coatings, 11, 3–11 [in Russian].
24. Panov, V.S., & Shumenko, V.N. (2013). Tekhnologiya i svoistva spechennykh tverdykh
splavov [Technology and properties of sintered hard alloys]. Moscow: MISIS [in Russian].
25. Kobitskoy, I.V., Emelyanova, T.A., & Klyachko, L.I. (1998). Issledovanie
osobomelkozernistykh tverdykh splavov, legirovannykh karbidami tugoplavkikh metallov
[The research of ultra-fine hard alloy, alloyed carbides of refractory metals]. Tsvetnye
metally – Non-Ferrous Metals, 8, 58–60 [in Russian].
26. Panov, V.S., Kots, Yu.F., & Filimonova A.A. (1993). Formirovanie struktury
kompozitsionnogo materiala sistemy WC–Ni3Al pri zhidkofaznom spekanii [Formation of
structure of composite material systems WC–Ni3Al liquid-phase sintering]. Tsvetnye
metally – Non-Ferrous Metals, 4, 55–57 [in Russian].
27. Levashov, E.A., Rogachev, A.S., & Kurbatkina, V.V. (2011). Perspektivnye materialy i
tekhnologii samorasprostranyayushchegosya vysokotemperaturnogo sinteza [Perspective
materials and technologies of self-propagating high-temperature synthesis]. Moscow:
MISIS [in Russian].
28. Konyashin, I. (1996). Healing of surface defects in hard materials by thin coatings. J.
Vacuum Sci. Technol. A.. 2, 447–452.
29. Zaitsev, A.A., Vershinnikov, V.I., & Konyashin, I. (2015). High-quality cemented carbides
on the basis of near-nano and coarse-grain WC powders obtained by self-propagating high-
temperature synthesis (SHS). Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 22, 152–160.
30. Weidow, J. & Andrén, H.-O. (2011). Grain and phase boundary segregation in WC-Co
with TiC, ZrC, NbC or TaC additions. International Journal of Refractory Metals and Hard
Materials, 29, 38-43.
31. Konyashin, I., Hlawatschek, S., & Ries, B. (2014). Engineered Surfaces on Cemented
Carbides Obtained by Tailored Sintering Techniques. Surf. Coat. Technol., 258, 300–309.
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
362
32. Falkovskii, V.Ya., & Clyachko, L.I. (2005). Tverdye splavy [Hardmetals]. M.: Ruda i
metally [in Russian].
33. Zaitsev A. A., Konyashin I., & Avdeenko, E. N. et al. (2018). Structure and Magnetic
Properties of WC–50% Co Model Alloys Containing TaC Additives. Russian journal of
non-ferrous metals. 59, 4, 410–411.
34. Konyashin, I., Ries, B., & Lachmann, F. (2011). Novel hardmetal with nano-strengthened
binder. Inorg. Mater. Appl. Res. 2, 1, 19–21.
35. Blagoveshchenskiy, Yu.V., Isayev, N.V., & Blagoveshchenskaya N.V. (2015). Methods of
compacting nanostructured tungsten–cobalt alloys from nanopowders obtained by plasma
chemical synthesis. Inorg. Mater. Appl. Res. 6, 5, 415–426.
36. Levinskii, Yu.V., & Alimov, M.I. (Ed.) (2018). Tverdye splavy. Metallicheskie poroshki i
poroshkovye materialy: Spravochnik [Hard alloys. Metal powders and powder materials:
Handbook ]. Moscow: Nauchniy mir, 241–316.
УДК 669.017.16 DOI: 10.33839/2223-3938-2019-22-1-362-369
В. П. Бондаренко, член-кор. НАН України, М. О. Юрчук, С. І. Шестаков, кандидати
технічних наук, О. М. Барановський, інж.
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України,
вул. Автозаводська 2, 04074 м. Київ, E-mail: tverdosplav@ism.kiev.ua
ВПЛИВ ТРИВАЛОСТІ ДІЇ ЗОВНІШНЬОГО ОДНООСЬОВОГО ТИСКУ НА
ГУСТИНУ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ ВК20 ТА ВН20 ПРИ ЇХ КІНЦЕВОМУ СПІКАННІ У
Досліджено вплив величини одноосьового тиску на густину попередньо спечених
карбидовольфрамових циліндричних зразків з твердих сплавів ВК20 і ВН20 відповідно з кобальтовою і
нікелевою зв’язками при спіканні у вакуумі при температурах 1400 і 1460 °С. Відмінність
наведеного методу одержання сплавів від широко використовуваного методу гарячого пресування
полягає в тому, що при спіканні твердосплавної заготовки під тиском не застосовується графітова
прес-форма, яка призводить до надлишкового навуглецювання заготовки. Наведено параметри
спікання вказаних сплавів під дією зовнішнього одноосьового тиску: напруження стискання при
кінцевому спіканні (від 0 до 0,7 МПа), температура попереднього, повторно-попереднього і кінцевого
спікання сплавів у метано-водневому середовищах (МВС).
Побудовано графікі залежності густини сплавів, попередньо спечених за різними варіантами,
від тривалості дії напруги стискування при кінцевому спіканні у вакуумі при різних температурах.
Максимальні значення щільності сплавів ВК20 і ВН20, які склали відповідно до 13,77 і 13,75 г/см3,
отримані при спіканні при температурі 1460 °С і тривалості дії (впродовж 30 хв) напруги
стискування 0,6 МПа. Підвищення вказаної напруги до максимального (0,7 МПа) при температурі
спікання 1400 °С за 30 хв дії навантаження не привело до підвищення густини сплавів до
максимального значення.
Ключові слова: твердий сплав, тиск, густина, спікання, температура
В роботі наведено результати аналізу впливу зовнішнього одноосьового статичного
тиску (0,6 та 0,7 МПа) різної тривалості дії на густину після спікання у вакуумі попередньо
спечених при різних режимах карбідовольфрамових твердих сплавів ВК20 та ВН20 відповідно
до кобальтової (80% WC + 20% Со) та нікелевої зв’язок (80% WC + 20% Nі) при температурах
1400 та 1460 оС. Відмінність наведеного методу одержання сплавів від широко
використовуваного методу гарячого пресування полягає в тому, що при спіканні
|