Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу
Розглянуто деякі аспекти ходу процесу формування твердого розчину (Ti,W)C шляхом його синтезу в метановодневому газовому середовищі за технологічно прийнятний час. Рассмотрены некоторые аспекты хода процесса формирования твердого раствора (Ti,W)C путем его синтеза в метановодородной газовой среде за...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63290 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу / І.В. Савчук, І.В. Андреєв // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 487-490. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859636505046155264 |
|---|---|
| author | Савчук, І.В. Андреєв, І.В. |
| author_facet | Савчук, І.В. Андреєв, І.В. |
| citation_txt | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу / І.В. Савчук, І.В. Андреєв // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 487-490. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | Розглянуто деякі аспекти ходу процесу формування твердого розчину (Ti,W)C шляхом його синтезу в метановодневому газовому середовищі за технологічно прийнятний час.
Рассмотрены некоторые аспекты хода процесса формирования твердого раствора (Ti,W)C путем его синтеза в метановодородной газовой среде за технологически приемлемое время.
Some aspects of course of a solid solution (Ti,W) C process formation by its synthesis in methanehydrogen edium for technologically comprehensible time are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:16:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
487
и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и примене-
ния: Сб. науч. тр. – Вып. 11. – К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2008. – С. 320–327.
3. Панов В.С., Чувилин А.М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий
из них. Учеб. пособие для вузов. – М.: МИСИС, 2001. – 428 с.
4. Бондаренко В.П., Павлоцкая Е.Г. Спекание вольфрамових твердых сплавов в прецизионно
контролируемой газовой среде. – К.: Наук. думка, 1995. – 202 с.
5. A straightforward method for analyzing the grain-size distribution in WC-Co hardmetals / Brieseck
M., Gneis B., Wagner K.,et. Al. // 17-th Plansee Seminar. – Tyrol, Austr. – 2009. – P. AT13/1–9.
6. Литошенко Н.В. Закономірність впливу залишкових термічних мікронапружень та диспе-
рсний розмір карбідних зерен на деформаційні характеристики твердих сплавів WC–Со”.
Автореф. Дис. – К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2002.
7. Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых
сплавов. – М.: Металлургия, 1976. – 528 с.
Надійшла 06.06.11
УДК 669.017.112:669.27
І. В. Савчук, І. В. Андреєв, канд. техн. наук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ
ПРО ПРОЦЕС ФОРМУВАННЯ СКЛАДНОГО КАРБІДУ (Ti,W)C МЕТОДОМ
ГАЗОФАЗНОГО СИНТЕЗУ
Розглянуто деякі аспекти ходу процесу формування твердого розчину (Ti,W)C шляхом його
синтезу в метановодневому газовому середовищі за технологічно прийнятний час.
Ключові слова: твердий розчин (Ti, W) C, синтез, метан-водневе газове середовище.
У практиці виробництва твердих сплавів групи ТК, які виготовляють шляхом спікання твердо-
сплавних сумішей, що складаються з карбів WC і (Ti,W)C та кобальтової зв’язки, застосовують метод
твердофазного вуглецювання (сажею) твердого розчину карбіду вольфраму в карбіді титану (Ti,W)C. Цей
спосіб широко застосовують у світовій твердосплавній промисловості [1]. Проте, відомо, що твердий
розчин (Ti,W)C, який традиційно синтезують у середовищі водню з шихти ТіО2 + WC + сажа, має дефіцит
зв’язаного вуглецю до 1 % (за масою) і може містити до 1 % (за масою) вільного вуглецю [2], що при
спіканні твердого сплаву призводить до появи в його структурі вільного вуглецю і відповідно погіршення
фізико-механічних та експлуатаційних властивостей сплавів, особливо при їх використанні в металооб-
робному інструменті [3].
У [4, 5] представлено новий метод отримання високоякісного твердого розчину (Ti,W)C шляхом
газофазного вуглецювання. У якості газофазного карбюризатора використовували метановодневе газове
середовище з прецизійно контрольованим вуглецевим потенціалом. Такий спосіб синтезу дозволяє на
порядок знизити вміст вільного вуглецю в твердому розчині та за рахунок заміни певної частки ТіО2
вихідної шихті (WC + ТіО2) на порошки Ті і ТіС підвищити до 0,96–0,99 % (від стехіометричного значен-
ня) кількість зв’язаного вуглецю в порівнянні з 0,90–0,92 % (від стехіометричного значення) з твердим
розчином, який отримано за традиційною технологією. Крім того, твердий розчин (Ti,W)С, одержаний
газофазним методом, містив у 10 разів менше кисню і вдвічі менше домішок азоту, ніж (Ti,W)С, одержа-
ний сажовим методом у водневому середовищі. Використання якісного твердого розчину (Ti,W)C для
виробництва твердих сплавів підвищує фізико-механічні характеристики твердих сплавів насамперед за
рахунок оптимізації вмісту вуглецю в кінцевому спеченому матеріалі [6].
Таким чином, проблема підвищення якості твердого розчину доволі актуальна. Використання газо-
фазного карбюризатора сприяло розв’язанню проблеми дефіциту зв’язаного та надлишку вільного вуглецю
у твердому розчині. Проте дослідження по вивченню механізмів, що відбуваються при утворенні складного
карбіду (Ti,W)C шляхом синтезу його у метановодневому газовому середовищі, не проводилися. З огляду
на викладене, мета цієї роботи – вивчити механізми утворення та дослідити хід процесу формування твер-
дого розчину (Ti,W)C, одержуваного методом газофазного вуглецювання за технологічно прийнятний час.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
488
Для досягнення означеної мети одержано зразки твердого розчину (Ti,W)C в інтервалі температур
900 – 2200 °С. В якості вихідної сировини використано суміші порошків WC і ТіО2 з додаванням
розрихлювачів Ті, ТіС та їх суміші [5]. Шихту розраховували по складу на отримання твердого розчину зі
співвідношенням ТіС : WС = 32 : 68. Одержано зразки твердого розчину (Ti,W)C за температури 2200 °С
із різною швидкістю просування контейнерів через піч від 5 до 35 мм/хв з метою визначення
технологічно прийнятного часу процесу синтезу рівноважного твердого розчину. Синтез твердого розчи-
ну здійснювали у прецизійно контрольованому рівноважному за температури синтезу метановодневому
газовому середовищі у печі Тамана [7]. Вміст вуглецю у продуктах синтезу визначали методом газо-
об’ємного аналізу шляхом спалювання наважки продукту в потоці чистого кисню. Кількісний фазовий
аналіз продуктів синтезу вивчали при температурах 900, 1200, 1500, 1800, 2000, 2200 °С.
Результати експерименту по визначенню оптимального часу, необхідного для формування
рівноважного твердого розчину (Ti,W)C представлено на рис. 1.
9,4
9,6
9,8
10,0
10,2
10,4
10,6
5 10 15 20 25 30 35
Швидкість просування контейнеру з шихтою
через піч, мм/хв
Вм
іс
т
ву
гл
ец
ю
в
т
ве
рд
ом
у
ро
зч
ин
і
(T
i,W
)C
, %
(п
о
м
ас
і)
Рис. 1. Залежність насичення твердого розчину (Ti,W)C по вуглецю від тривалості процесу син-
тезу при температурі 2200 °С: ■ – WC + TiO2 + Ti; ▲ – WC + TiO2 + TiС; ´ – WC + TiO2 + Ti + TiС
За результатами рентгенофазового аналізу рівноважний за складом твердий розчин (Ti,W)C
(судячи по відсутності ліній карбіду WC на рентгенограмі, що свідчить про повне розчинення карбіду
WC у карбіді TiC) одержано при швидкості просування контейнерів через піч від 7 до 17 мм/хв. Як
видно з рис. 1, найбільш насиченими по вуглецю є зразки твердого розчину, одержаного за швидкості
просування контейнерів 7 – 10 мм/хв. Враховуючи ці результати, вивчення процесів, що протікають
при формуванні твердого розчину методом газофазного синтезу, проводили за швидкості просування
контейнеру через піч 8,3 мм/хв.
Про хід процесу газофазного синтезу твердого розчину з шихти, що містить монокарбід воль-
фраму WC, оксид титану TiO2 та розрихлювачі (порошки Ti чи TiC або їх суміш) можна скласти уяв-
лення з результатів рентгенівського фазового аналізу продуктів синтезу. Залежності інтенсивності
рентгенівських дифракційних ліній (в умовних одиницях) від температури синтезу показані на рис. 2.
Рівень відносної інтенсивності рентгенівських дифракційних ліній свідчить про вміст певної фази у
досліджуваному продукті.
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
489
0
20
40
60
80
100
900 1200 1500 1800 2100
Температура, оС
В
ід
но
сн
а
ін
те
нс
ив
ні
ст
ь,
%
0
20
40
60
80
100
900 1200 1500 1800 2100
Температура, оС
В
ід
но
сн
а
ін
те
нс
ив
ні
ст
ь,
%
а б
0
20
40
60
80
100
900 1200 1500 1800 2100
Температура, оС
В
ід
но
сн
а
ін
те
нс
ив
ні
ст
ь,
%
в
Рис. 2. Залежності відносної інтенсивності дифракційних ліній від температури вуглецюван-
ня при використанні в якості розрихлювача порошку титану (а), карбіду титану (б) та іх суміші (в):
■ – WC, ♦ – W2C, ▲ – TiC, × – TiO
Як видно з рис. 2, у всіх трьох випадках процес іде через обезвуглецювання карбіду WC до карбі-
ду W2C. Максимальний вміст W2C спостерігається при температурі 1500 °С, з підвищенням температури
його кількість в системі зменшується, і за тем-
ператури 2000 °С фаза W2C відсутня. Збільшен-
ня вмісту фази TiC в системі відбувається за
температури вище 1500 °С. Одночасно з цим
зменшується вміст фаз оксиду титану та карбі-
дів вольфраму. Це свідчить про розчинення
карбіду вольфраму в карбіді титану – утворення
твердого розчину (Ti,W)C. Процес повністю
закінчується при температурі 2200 °С, з огляду
на зникнення ліній карбіду WC.
Одним із критеріїв оцінки якості твер-
дого розчину (Ti,W)C є рівноважний вміст
вуглецю в продукті карбідизації. На рис. 3
видно, що за технологічно прийнятний час
процесу, що визначено в даній роботі, опти-
мальний вміст вуглецю в твердому розчині
досягається лише за температури 2200 °С.
До температури 1500 °С вміст вуглецю
в системі практично не змінюється і знахо-
диться на рівні вмісту вуглецю у вихідній
3
4
5
6
7
8
9
10
900 1200 1500 1800 2100
Температура, OС
В
м
іс
т
ву
гл
ец
ю
, %
(п
о
м
ас
і)
Рис. 3. Вміст загального вуглецю в продуктах
синтезу в залежності від температури процесу:
■ – WC + TiO2 + Ti; ▲ – WC + TiO2 + TiС; ´ – WC
+ TiO2 + Ti + TiС
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
490
суміші (див. рис. 3). Збільшення вмісту вуглецю в системі спостерігається за температури вище
1500 °С, що свідчить про утворення карбіду титану.
Таким чином, в результаті даного дослідження можна зробити висновок, що процес утворен-
ня твердого розчину (Ti,W)C проходить через фазове перетворення з утворенням проміжної фази
W2C. Процес утворення твердого розчину починається тоді, коли в системі відбулося утворення кар-
біду титану з титанвмісних складових.
Рассмотрены некоторые аспекты хода процесса формирования твердого раствора (Ti,W)C
путем его синтеза в метановодородной газовой среде за технологически приемлемое время.
Ключевые слова: твердый раствор (Ti, W) C, синтез, метан-водородная газовая среда.
Some aspects of course of a solid solution (Ti,W) C process formation by its synthesis in methane-
hydrogen medium for technologically comprehensible time are considered.
Key words: solid solution (Ti, W) C, synthesis, methane-hydrogen gas medium.
Література
1. Фальковский В.А., Клячко Л.И. Твердые сплавы. – М.: Руда и металлы, 2005. – 414 с.
2. Рыбальченко Р. В., Нечаева Н. П. Сопоставление способов и выбор оптимального варианта изго-
товления высокоуглеродистого твердого раствора (Ti,W)C для производства твердых сплавов //
Сб. науч. тр. ВНИИТС. – М.: Металлургия, 1975. – № 15. – С. 190–200.
3. Панов В.С., Чувилин А.М., Фальковский А.В. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и
изделий из них / Учеб. пособие. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: МИСИС, 2004. – 464 с.
4. Бондаренко В.П., Савчук И.В., Беляева А.Г. Синтез высокоуглеродистого твердого раствора
(Ti,W)С // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и техноло-
гия его изготовления и применения: Сб. науч. тр. – К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины,
2007. – Вып. 10. – С. 471–478.
5. Новые технологии синтеза вольфрамсодержащих составляющих твердых сплавов групп ВК и
ТК / Бондаренко В.П., Андреев И.В., Савчук И.В., Матвейчук А.А. / Породоразрушающий и
металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения:
Сб. науч. трудов. – К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2008. – Вып. 11. – С. 353–361.
6. Бондаренко В.П., Епик И.В. Титановольфрамовые твердые сплавы, содержащие твердый раствор
(Ti,W)C, полученный в метановодородной среде: Тр. III междунар. конф. “ВОМ–2001”, Донецк–
Мариуполь, 14–18 мая 2001 г. – Донецк: ДонГТУ, 2001. – С. 244–246.
7. Бондаренко В.П., Павлоцкая Е.Г. Спекание вольфрамових твердых сплавов в прецизионно
контролируемой газовой среде. – К.: Наук. думка, 1995. – 202 с.
Надійшла 06.06.11
УДК 621.762.4:546.261
Л. Г. Бодрова1, М. М. Прокопів2, канд. техн. наук, І. В. Коваль1
1Тернопільський національний технічний університет ім. Івана Пулюя, м. Тернопіль Україна
2Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ
ТВЕРДІ СПЛАВИ НА ПОЛІКАРБІДНІЙ ОСНОВІ, ЛЕГОВАНІ ДРІБНО- ТА
НАНОДИСПЕРСНИМ КАРБІДОМ ВОЛЬФРАМУ
Досліджено вплив легуючих дисперсних та нанодобавок карбіду вольфраму на
мікроструктуру та механічні властивості сплавів. Показано, що легування нанодобавками WC,
порівняно з дрібнозернистими, призводить до подрібнення мікроструктури сплавів, зміни розмірних
характеристик кільця складного твердого розчину та вирівнювання концентрації вольфраму в
ньому. Досліджено вплив нанодобавок WC на механічні властивості сплавів.
Ключові слова: сплав, нанопорошки, нанодобавки, мікроструктура, карбідна основа, властивості.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63290 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2223-3938 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:16:10Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Савчук, І.В. Андреєв, І.В. 2014-05-31T09:33:02Z 2014-05-31T09:33:02Z 2011 Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу / І.В. Савчук, І.В. Андреєв // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 487-490. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63290 669.017.112:669.27 Розглянуто деякі аспекти ходу процесу формування твердого розчину (Ti,W)C шляхом його синтезу в метановодневому газовому середовищі за технологічно прийнятний час. Рассмотрены некоторые аспекты хода процесса формирования твердого раствора (Ti,W)C путем его синтеза в метановодородной газовой среде за технологически приемлемое время. Some aspects of course of a solid solution (Ti,W) C process formation by its synthesis in methanehydrogen edium for technologically comprehensible time are considered. uk Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу Article published earlier |
| spellingShingle | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу Савчук, І.В. Андреєв, І.В. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| title | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу |
| title_full | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу |
| title_fullStr | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу |
| title_full_unstemmed | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу |
| title_short | Про процес формування складного карбіду (Ti,W)C методом газофазного синтезу |
| title_sort | про процес формування складного карбіду (ti,w)c методом газофазного синтезу |
| topic | Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| topic_facet | Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63290 |
| work_keys_str_mv | AT savčukív proprocesformuvannâskladnogokarbídutiwcmetodomgazofaznogosintezu AT andreêvív proprocesformuvannâskladnogokarbídutiwcmetodomgazofaznogosintezu |