Фазовый состав порошков группы ВК полученных электроэрозионным диспергированием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фазовый состав порошков группы ВК полученных электроэрозионным диспергированием

Путинцева М.Н.

(КурскГТУ, г. Курск, РФ)

Физико-механические свойства твёрдых сплавов WC-Co обеспечиваются принадлежностью узкой двухфазной зоне -WC+, где - твердый раствор карбидов вольфрама в кобальте, что создаётся за счёт определённого химического и фазового состава смеси и жёсткой технологии спекания. Формирование порошка при электроэрозионном (ЭЭ) диспергировании происходит в канале разряда и сопровождается пиролизом окружающей его жидкости, поэтому полученные порошки обладают псевдоамофной структурой и состоят из высокотемпературных карбидов вольфрама плакированных «легкоплавким» кобальтом.

Целью данной работы является установление связи между фазовым составом порошков и режимом диспергирования, средой диспергирования и содержанием кобальта в исходном сплаве. Знание хода протекания процесса ЭЭ диспергирования позволит в некоторой степени регулировать фазовый состав получаемых порошков.

Для изучения фазового состава применяли дифрактометр ДРОН-4 и просвечивающий электронный микроскоп 100 АК. Порошки диспергировали в керосине осветительном, масле индустриальном И-20, воде питьевой и воде дистиллированной. порошок электроэрозионный диспергирование

Особенностью электроэрозионного порошка является его сверхбыстрая кристаллизация из расплавленного состояния и последующая быстрая закалка, что отвечает условиям метастабильной кристаллизации с быстрым охлаждением.

После ЭЭ диспергирования сплава ВК8 в керосине при j=1000 Гц в продуктах эрозии наблюдали фазы -WC и -WC, также имели место фазы W2C, '-Co, W и небольшое количество фазы WCx. Формирование подобного фазового состава должно происходить в интервале температур 2525 С-2755 С при содержании углерода 3,9 - 6,12 %(мас.). Микродифракций было обнаружено некоторое количество 1-фазы.

Снижение частоты следования импульсов привело к смещению в сторону вольфрама и преобладанию в фазовом составе фазы W2C, также были обнаружены рефлексы фазы -WC и слабые пики фаз -WC, W и WCx. Такой набор фаз также кристаллизуется в интервале температур 2525 - 2755 С при содержании углерода 3,16-3,9 %(мас.). В этом случае имеет место больший дефицит углерода по сравнению с порошками, диспергированными при j=1000 Гц, поэтому преобладающими для такого состава является фазы W2C и -WC. Снижение частоты следования импульса приводит к увеличению его длительности, что в свою очередь влечёт возрастание количества диссоциированного углерода в окружающую среду.

Необходимо отметить роль охлаждающей способности рабочеё жидкости на формирование фазового состава. Охлаждающая способность индустриального масла выше, чем у керосина, значит, на нагрев и пробой жидкости в канале разряда потребуется больше энергии и, соответственно, температура в приэлектродной зоне вырастет. Поэтому в фазовом состава малокобальтовых сплавов при ЭЭ диспергировании в масле индустриальном преобладает - -WC, что и наблюдали авторы [1].

Повышение содержания кобальта в исходном сплаве также привели к увеличению потерь углерода. Фазовый состав сплава ВК 20 диспергированного в керосине при j = 1000 Гц практически идентичен составу сплава ВК8 диспергированного в керосине при j = 300 Гц. Вследствие того, что температура на поверхности электрода не может существенно превышать температуру плавления материала электрода в приэлектродной зоне [2], то повышение содержания «легкоплавкого» кобальта в исходном сплаве приводит к понижению температуры канала разряда. Формирование карбидов вольфрама при ЭЭ диспергировании сплавов с высоким содержанием кобальта, происходит при более низких температурах, по сравнению с малокобальтовыми сплавами. С повышением содержания кобальта растёт диффузия углерода на поверхность. Вероятно, углерод растворяется в кобальте, нагретом до температур плавления и образующем оболочку поверх карбидного ядра и, далее, диссоциирует в окружающую среду; с увеличением содержания Со растёт и содержание растворившегося в нём углерода. Кроме того, повышение содержания кобальта привело к существенному уменьшению дисперсности карбидных фаз, поэтому пики имеют меньшую интенсивность по сравнению с малокобальтовыми сплавами. Можно предположить, что рост карбидных зёрен при ЭЭ диспергировании обуславливается их коалисценцией, однако при повышении содержания кобальта в исходном сплаве будет возрастать толщина кобальтовых прослоек между зёрнами, которые будут препятствовать контакту зёрен между собой и, следовательно, их росту.

Сложные карбиды вольфрама и кобальта, обнаруженные при просмотре в просвечивающем электронном микроскопе, обнаружены не были вследствие низкой чувствительности к рентгеноструктурному анализу, видимо из-за незначительного их содержания.

Диспергирование сплавов группы ВК в питьевой воде привело к образованию фаз W2C, W, -WC, -WC. На дифракторгамме сплава ВК6ОМ обнаружены рефлексы фазы 1, что свидетельствует о значительном повышении её содержания. Структура фазы 1 игольчатая, что подтверждается съёмкой темнопольного изображения. Для кристаллизации такого набора фаз характерен широкий температурный диапазон - от 2800 С до 2400 С при содержании углерода 2,25 - 3,16 %(мас.). Для таких порошков характерна существенная потере углерода; по данным химического анализа до 50%, поэтому для этих сплавов наиболее характерны фазы W2C+W, с некоторым преобладанием фазы W2C. Фазы -WC и WCx обнаруживаются при съёмке микродифракции; на рентгенограмме рефлексы -WC и WCx очень слабые, вероятно из-за низкого их содержания.

Диспергирование в дистиллированной воде привело к значительному изменению фазового состава, что, вероятно, связано с наличием диэлектрической проницаемости по сравнению с обычной питьевой водой. При ЭЭ диспергировании сплава ВК15 с частотой следования импульсов j = 1000 Гц преобладающей на дифрактограмме порошка являлась W2C; так же были обнаружены фазы WCx, -WC и существенное количество 2-фазы. Кроме того, на электронограмме наблюдался слабый рефлекс -WC.

Таким образом, фазовый состав ЭЭ диспергированного порошка определяется двумя основными параметрами: диссоциацией углерода и температурой канала разряда.

Степень диссоциации углерода зависит от частоты следования импульсов, содержания кобальта в исходном сплаве и природы рабочей жидкости. С понижением частоты следования импульсов большее количество углерода успевает диссоциировать в окружающую среду. Увеличение содержания кобальта также приводит в увеличению потерь углерода, который растворяется в Со и диффундирует вместе с ним на поверхность, а затем в окружающую среду. Использование углеродосодержащих жидкостей понижает потери углерода по сравнению с диспергированием в воде. Поэтому диспергирование малокобальтовых сплавов в керосине при j=1000 Гц привело к преобладанию фаз -WC+-WC; при снижении частоты следования импульсов до j=300 Гц а также повышении содержания кобальта (ВК20) при j=1000 Гц наблюдались фазы W2C+-WC; диспергирование сплавов в воде привело к потере углерода вплоть до фаз W+W2C или вообще только W в дистиллированной воде.

Температура канала разряда определяется охлаждающей способностью жидкости и содержанием кобальта в исходном сплаве. Увеличение охлаждающей способности жидкости вызывает рост энергии пробоя в канале разряда, а значит, и рост температуры. Поэтому ЭЭ диспергирование малокобальтовых сплавов в масле наблюдалось повышение содержания -WC по сравнению со сплавами, диспергированными в керосине. С повышением содержания «легкоплавкого» кобальта в исходном сплаве его ЭЭ стойкость падает, что влечёт понижение температуры в канале разряда.

Литература

1.Структура и фазовый состав диспергированного электроискровым методом сплава WC-Co. В.И. Марусина, Г.А. Исхакова, В.Н. Филимоненко, В.И. Синдеев //Порошковая металлургия. 1991. №5. С.75-79.

2. Филимоненко В.Н., Марусина В.И. Получение карбидов вольфрама в искровом разряде// Электронная обработка материалов. 1980. №6. С.47-50.

Размещено на Allbest.ru