I. Vis?o geral

O carboneto cimentado também é conhecido como "dente" da indústria. Desde a sua cria??o, como um material de ferramenta e material estrutural eficiente, seu campo de aplica??o foi continuamente expandido, o que desempenhou um papel importante na promo??o do desenvolvimento industrial e do progresso científico e tecnológico. Nos últimos 20 anos, base de tungstênio-cobalto

Os carbonetos cimentados têm sido amplamente utilizados em corte de metal, ferramentas de conforma??o de metal, perfura??o de minera??o e pe?as de desgaste devido à sua alta dureza, tenacidade e excelente resistência ao desgaste em compara??o com outras ligas duras. .

O carboneto cimentado possui uma série de excelentes características de desempenho: possui alta dureza e resistência ao desgaste, especialmente valiosas, possui boa dureza vermelha, excede a dureza normal da temperatura do a?o de alta velocidade a 600 ° C e excede o a?o carbono a 1000 ° C. Dureza de temperatura normal; possui bom módulo de elasticidade, geralmente (4 ~ 7) × 104kg / mm2, boa rigidez à temperatura normal; alta resistência à compress?o, até 600kg / mm2; boa estabilidade química, alguns tipos de carboneto cimentado s?o resistentes à corros?o ácida e alcalina e n?o sofrem oxida??o significativa mesmo em altas temperaturas; baixo coeficiente de expans?o térmica. A condutividade térmica e a condutividade s?o próximas às do ferro e ligas de ferro.

De acordo com o tamanho médio de gr?o do WC no carboneto cimentado, o carboneto cimentado pode ser dividido em: carboneto cimentado nanocristalino, carboneto cimentado de gr?o ultrafino, carboneto cimentado submicron, carboneto de cimento refinado, carboneto cimentado de gr?o médio, carboneto cimentado de gr?o médio, carboneto cimentado de gr?o grosseiro, super grosseiro carboneto cimentado granulado.

Os carbonetos de gr?o submícron e ultrafino têm alta dureza e resistência ao desgaste e s?o amplamente utilizados em ferramentas de corte, lamina de serra, fresas, estampadores, componentes da haste da válvula, bocais para equipamentos de jateamento de areia, etc.

O carboneto de gr?o ultra-espesso possui melhor tenacidade e resistência à fadiga térmica, e sua aplica??o em ferramentas de minera??o e escava??o se desenvolveu rapidamente. Ligas de gradiente e compósitos de carboneto de diamante podem ser usados para destacar certas propriedades específicas de acordo com diferentes requisitos de aplica??o, de modo que a aplica??o de ferramentas e ferramentas de minera??o se desenvolveu rapidamente.

As propriedades dos carbonetos cimentados à base de tungstênio e cobalto dependem principalmente do conteúdo de Co e do tamanho de gr?o do WC. O típico carboneto cobalto-cobalto cimentado possui um teor de cobalto de 3 a 30 wt%, e o tamanho do gr?o de WC varia de submicr?nico a vários. Micron. O desenvolvimento da tecnologia de síntese de partículas em nanoescala, especialmente partículas de WC e Co em nanoescala, melhorou bastante as propriedades mecanicas do carboneto cimentado em nano-WC-Co.

Quando o gr?o do WC é menor que o tamanho do submicro, as propriedades de resistência, dureza, tenacidade e desgaste da liga s?o grandemente melhoradas, e a liga com alta densidade pode ser obtida enquanto diminui a temperatura de sinteriza??o. Portanto, no campo do metal duro, a convers?o de tipos tradicionais em ultrafinos e em nanoescala tornou-se sua tendência de desenvolvimento.

No entanto, o crescimento de gr?os de WC sempre foi um gargalo no desenvolvimento e produ??o de ligas de WC-Co ultrafinas. A adi??o de certos aditivos ao carboneto cimentado é uma das maneiras eficazes de melhorar as propriedades da liga. Existem dois tipos principais de aditivos adicionados ao metal duro: um é um metal duro e o outro é um aditivo metálico. O papel do aditivo é reduzir a sensibilidade da liga às flutua??es da temperatura de sinteriza??o e a sensibilidade às mudan?as no teor de carbono, impedir o crescimento desigual dos gr?os de carboneto, alterar a composi??o da fase da liga, melhorando assim a estrutura e as propriedades da liga. Liga.

Os aditivos de carboneto mais comumente usados incluem carboneto de cromo (Cr3C2), carboneto de vanádio (VC), carboneto de molibdênio (Mo2C ou Mo C), carboneto de cobalto, carboneto de tantalo e similares. A escolha do inibidor depende do efeito inibitório total, e os efeitos inibitórios s?o os seguintes: VC> Cr3C2> Nb C> Ta C> Ti C> Zr / Hf C. Os aditivos metálicos comumente usados s?o cromo, molibdênio, tungstênio, rênio, elementos de rutênio, cobre, alumínio e terras raras. A adi??o de elementos de terras raras no carboneto cimentado n?o apenas inibe o crescimento de gr?os de WC durante a sinteriza??o, mas também melhora as propriedades mecanicas e a resistência ao desgaste da liga, melhorando ainda mais a vida útil dos produtos. No campo dos carbonetos cimentados, a pesquisa sobre aditivos de terras raras tem sido um tópico quente, mas a idéia geral é adicionar aditivos de terras raras sem escala em nano para modificar ligas duras, mas a adi??o de aditivos de terras raras nano raramente relatado.

The use of the nano rare earth additive is lower than that of the ordinary rare earth additive, and the gap with the WC grain (large circle) is small, and the arrangement is more dense. The size of the ordinary rare earth additive is almost the same as that of WC, so it is easy to form a crack source. Therefore, this experiment uses nano rare earth as an additive to achieve the purpose of not improving the cost and improving the performance. China is rich in rare earth resources. If we use this kind of thinking to develop new technology, make full use of China’s tungsten ore and rare earth resources, research and develop hard alloy rare earth modified materials, improve the production level and development of China’s cemented carbide industry. High-quality and high value-added deep-processed carbide products, improving competitiveness, reversing the unfavorable situation in the international market, and achieving a virtuous cycle of raw materials are of great significance.

2. Liga dura de terras raras

The rare earth element is 15 lanthanides of the third subgroup of Mendeleev’s periodic table with atomic numbers ranging from 57 to 71, plus a total of 17 elements, which are similar to those of electronic structures and chemical properties. Rare earth is known as the “treasure house” of new materials, and is a group of elements that scientists at home and abroad, especially material experts, are most concerned about. Due to its special properties, rare earths have been widely used in metallurgical materials, optics, magnetism, electronics, machinery, chemicals, atomic energy, agriculture and light industry. Although rare earths are used as additives and modifiers, their direct output value and profit are not high, but the secondary economic benefits can be increased by tens or even hundreds of times. China’s rare earth resources are abundant, and its reserves rank first in the world, and its comprehensive production capacity ranks second in the world. At home and abroad, the application of rare earths and their compounds is almost everywhere in the national economy. Rare earth has obvious improvement on the performance of cemented carbide. A large number of studies have shown that the addition of rare earth can improve the strength and toughness of cemented carbide to a large extent, so that rare earth-added cemented carbide can be widely used in tool materials and mining tools. , molds, top hammers, etc., have excellent development prospects. The rare earths commonly used as additives are Ce, Y, Pr, La, Sc, Dy, Gd, Nd, Sm, and the like. The addition form is generally an oxide, a pure metal, a nitride, a hydride, a carbide, a rare earth-cobalt intermediate alloy, a carbonate, a nitrate, and the like. The type and morphology of the added rare earth affect the physical and mechanical properties of the cemented carbide.

3. Mecanismo de fortalecimento e endurecimento de terras raras

A adi??o de oligoelementos de terras raras no carboneto cimentado n?o apenas inibe o crescimento de gr?os da liga durante o processo de sinteriza??o, mas também melhora as propriedades mecanicas da liga, melhorando ainda mais a vida útil do produto. O mecanismo de refor?o de terras raras no carboneto cimentado é o seguinte:

(1) Zhang Fenglin et al. Acreditamos que quando a fase γ é resfriada de alta temperatura para temperatura ambiente, fcc → hcp é uma transi??o de fase do tipo difus?o (assistida pelo mecanismo Ms). Entre elas, as fases γfcc e γhcp representam cerca de 10%. Como a adi??o de terras raras pode inibir a transforma??o martensítica, o conteúdo de γhcp na fase aglutinante pode ser reduzido. O mecanismo de sua inibi??o da transforma??o da martensita pode ser devido a duas raz?es: uma é a luxa??o de fixa??o de óxido de terras raras, que dificulta o movimento de luxa??o; por outro lado, o óxido de terras raras é fixado no local do defeito, criando o potencial núcleo de nuclea??o ε O embri?o é reduzido. Assim, a fase ε frágil é reduzida e a fase α da tenacidade é aumentada.

Wang Ruikun e outros acreditam que a adi??o de tra?os de terras raras em carbonetos cimentados pode inibir a expans?o de falhas de empilhamento na fase do ligante Co, inibindo assim a convers?o de fcc α-Co → hcp ε-Co (nuclea??o em camadas), tornando a fcc α -Co na liga. A fra??o do volume aumenta. O α-Co possui 12 sistemas de escorregamento, enquanto o ε-Co possui apenas 3 sistemas de escorregamento. O carboneto cimentado de terras raras é composto principalmente de α-Co fcc, que melhorará sua capacidade de coordenar a tens?o e relaxar o estresse, melhorando assim sua resistência.

(2) Efeito na solubilidade do sólido W.

A segrega??o de terras raras na interface da fase WC / Co afeta a dessolvata??o de elementos como W e Ti da empresa. é possível aumentar o conteúdo de W e Ti na fase ligante, funcionando assim como um sólido refor?o da solu??o. Mas o mecanismo n?o é totalmente reconhecido.

(3) Refine a organiza??o.

A terra rara no metal duro é distribuída na interface WC / Co e WC / WC. A adsor??o de elementos de terras raras na interface reduzirá definitivamente a energia interfacial da interface de fase sólido-líquido. Isso pode suprimir o processo de engrossamento dos gr?os de WC durante a sinteriza??o.

(4) Fortalecimento e endurecimento dos limites de gr?os e limites de fase.

Na fratura do carboneto cimentado, ocorre principalmente ao longo da fratura da fase de liga??o Co e existem algumas rachaduras ao longo do gr?o da CC. Portanto, seu comportamento de fratura tem uma rela??o importante com o comportamento da interface WC / Co. A presen?a de terras raras em carbonetos cimentados deve-se principalmente a óxidos ou compostos intermetálicos. A distribui??o é principalmente na interface de WC / Co e WC / WC. Uma pequena quantidade de óxidos de terras raras também pode ser encontrada na fase de liga??o. Sua forma é principalmente esférica ou poliédrica. Devido ao papel das terras raras na purifica??o dos limites dos gr?os e dos limites das fases e à melhoria da resistência da interface de fase, a tenacidade à fratura dos carbonetos cimentados com terras raras será bastante aprimorada.

Devido às diferentes formas, formas, tipos de terras raras e métodos de pesquisa, as conclus?es da pesquisa s?o diferentes e o mecanismo proposto será diferente e até contraditório. A pesquisa sobre carbonetos cimentados endurecidos por terras raras precisa de mais estudos.