I.概要超硬合金は、業界の「歯」としても知られています。創業以来、効率的な工具材料および構造材料として、その応用分野は絶えず拡大されてきており、それは産業開発および科学技術進歩を促進するのに重要な役割を果たしてきました。過去20年間で、タングステン - コバルト基超硬合金は、他の硬質合金と比較して、その高い硬度、靭性および優れた耐摩耗性のために、金属切削、金属成形工具、採掘、および摩耗部品において広く使用されてきた。 。超硬合金は一連の優れた性能特性を持っています:それは高い硬度と耐摩耗性を持ち、特に価値があり、それは良い赤い硬度を持ち、600℃で高速度鋼の常温硬度を超え、そして1000℃で炭素鋼を超えます。常温硬度弾性率が良好で、通常(4〜7)×104kg / mm 2、常温での剛性が優れています。最大600kg / mm 2の高い圧縮強度。優れた化学的安定性、いくつかのグレードの超硬合金は酸とアルカリの腐食に耐性があり、高温でも著しい酸化を受けません。低い熱膨張係数。熱伝導率および伝導率は鉄および鉄合金のそれに近い。超硬合金中のWCの平均粒径によると、超硬合金は、ナノ結晶超硬合金、超微粒超硬合金、サブミクロン超硬合金、微粒超硬合金、中粒超硬合金、粗粒超硬合金、超粗粒サブミクロンおよび超微細粒炭化物は、高い硬度と耐摩耗性を持ち、切削工具、のこ刃、フライス、スタンパー、バルブステム部品、サンドブラスト装置用ノズルなどに広く使用されています。粒状炭化物は、より良好な靭性と熱疲労抵抗性を有し、そして採掘および掘削ツールにおけるその用途は急速に発展してきた。傾斜合金および炭化物 - ダイヤモンド複合材を使用して、さまざまな用途の要件に従って特定の特性を強調することができるため、工具および採鉱工具の用途は急速に発展しています。タングステン - コバルト系超硬合金の特性は、主にCoの含有量とWCの粒径に依存します。典型的なコバルト - コバルト超硬合金は、3〜30重量%のコバルト含有量を有し、WC粒径はサブミクロンから数ミクロンの範囲である。ミクロン。ナノスケール粒子合成技術、特にナノスケールWCおよびCo粒子の開発は、ナノWC-Co超硬合金の機械的性質を大いに改善した。 WC粒子がサブミクロンサイズよりも小さいと、合金の強度、硬度、靭性、および摩耗特性が大幅に向上し、焼結温度を下げながら高密度の合金を得ることができる。それゆえ、超硬合金の分野では、伝統的なタイプの超微細およびナノスケールへの変換がその開発傾向となっている。しかしながら、超微細WC-Coの開発および製造においては、WC粒成長が常にボトルネックとなっている。合金。超硬合金に特定の添加剤を添加することは、合金の特性を改善するための効果的な方法の1つです。超硬合金に添加される添加剤には主に2つの種類があります。1つは耐火性金属炭化物で、もう1つは金属添加剤です。添加剤の役割は、焼結温度の変動に対する合金の感受性および炭素含有量の変化に対する感受性を減少させ、炭化物粒子の不均一な成長を防止し、合金の相組成を変化させ、それによって合金の構造および性質を改善することである。最も一般的に使用されている炭化物添加剤は、炭化クロム(Cr 3 C 2)、炭化バナジウム(VC)、炭化モリブデン(Mo 2 CまたはMo C)、炭化コバルト、炭化タンタルなどを含む。抑制剤の選択は全抑制効果に依存し、そして抑制効果は次の通りである:VC> Cr 3 C 2> Nb C> Ta C> Ti C> Zr / Hf C一般に使用される金属添加剤はクロム、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、銅、アルミニウム、希土類元素。超硬合金に希土類元素を添加すると、焼結中のWC粒子の成長が抑制されるだけでなく、合金の機械的性質および耐摩耗性も向上し、それによって製品の寿命がさらに向上する。超硬合金の分野では、希土類添加剤に関する研究が話題になっていますが、一般的な考え方は非ナノスケールの希土類添加剤を加えて硬質合金を改質することですが、ナノ希土類添加剤の添加はめったに行われていませんナノ希土類添加剤の使用は、通常の希土類添加剤の使用よりも少なく、WC粒子とのギャップ(大円)は小さく、配置はより高密度です。通常の希土類添加剤のサイズはWCのサイズとほぼ同じであるため、クラックの原因となりやすい。したがって、この実験は、コストを改善しないことおよび性能を改善することの目的を達成するために添加剤としてナノ希土類を使用する。中国は希土類資源に恵まれています。このような考え方を使って新技術を開発し、中国のタングステン鉱石と希土類資源を最大限に活用し、硬質合金の希土類改質材料を研究開発し、中国の超硬合金産業の生産レベルと発展を改善する。高品質で高付加価値の深加工炭化物製品、競争力の向上、国際市場での不利な状況の逆転、および原材料の好循環の達成は非常に重要です。希土類硬合金希土類元素は、メンデレーエフの周期表の第3族の15のランタニドで、原子番号は57から71の範囲で、合計17の元素が電子構造や化学的性質のものと似ています。希土類は新しい材料の「宝の家」として知られており、国内外の科学者、特に材料の専門家が最も懸念している要素のグループです。その特殊な性質のために、希土類は、冶金材料、光学、磁性、エレクトロニクス、機械、化学、原子力、農業および軽工業で広く使用されてきました。希土類は添加剤や改質剤として使用されていますが、それらの直接生産額と利益は高くありませんが、副次的な経済的利益は数十倍あるいは数百倍も増加する可能性があります。中国の希土類資源は豊富で、その埋蔵量は世界第1位、総合生産能力は世界第2位です。国内外では、希土類およびそれらの化合物の適用は、国民経済のほぼどこにでもあります。希土類は超硬合金の性能を明らかに改善しています。希土類を添加すると超硬合金の強度と靭性を大幅に向上させることができることを多くの研究が示しているので、希土類添加超硬合金は工具材料や採掘工具に広く使用できることを示している。 、金型、トップハンマーなどは、優れた開発の見通しを持っています。添加剤として通常使用される希土類元素は、Ce、Y、Pr、La、Sc、Dy、Gd、Nd、Smなどである。添加形態は、一般に、酸化物、純金属、窒化物、水素化物、炭化物、希土類 - コバルト中間合金、炭酸塩、硝酸塩などである。添加希土類の種類および形態は超硬合金の物理的および機械的性質に影響を与える。希土類元素の強化および強化のメカニズム超硬合金に微量希土類元素を添加すると、焼結プロセス中の合金の粒成長が抑制されるだけでなく、合金の機械的特性も向上し、それによってさらに耐用年数が向上します。製品。超硬合金上の希土類元素の強化メカニズムは以下の通りです。(1)Zhang Fenglin等。 γ相が高温から室温まで冷却されると、fcc→hcpは拡散型(Ms機構による)の相転移であると考えられる。これらのうち、γfcc相とγhcp相が約10%を占める。希土類元素の添加はマルテンサイト変態を抑制することができるので、結合相中のγhcpの含有量を減らすことができる。そのマルテンサイト変態の抑制のメカニズムは、2つの理由によると考えられる。1つは、希土類酸化物ピン止め転位であり、これが転位運動を妨げる。一方、希土類酸化物は欠陥位置に固定され、潜在的なε核形成核となる。胚は減少する。これにより、脆いε相が減少し、靭性α相が増加する。WangRuikunらは、超硬合金中の微量希土類元素の添加がCo結合剤相中の積層欠陥の拡大を抑制し、それによってfccの転化を抑制できると考えているα- Co→hcpε- Co(層状核形成)、合金中でf ccα- Coを作る。体積分率が増加します。 α-Coは12個のスリップシステムを持ちますが、ε-Coは3個のスリップシステムしか持ちません。希土類超硬合金は、主にfccα-Coから構成され、ひずみを調整して応力を緩和する能力を向上させ、それによって靭性を向上させます(2)W固溶度への影響。界面はCoからのWおよびTiのような元素の脱溶媒和に影響を与える。結合相中のWおよびTiの含有量を増加させることが可能であり、それによって固溶体強化として機能する。 (3)組織の精密化超硬合金中の希土類元素は、WC / CoとWC / WCの界面に分布している。界面における希土類元素の吸着は、固液相界面の界面エネルギーを確実に減少させるだろう。焼結時のWC粒の粗大化を抑制することができる。(4)粒界および相境界の強化・強化。超硬合金の破壊では、主にCo結合相破壊に沿っており、WCに沿っていくつかの亀裂がある。粒。したがって、その破壊挙動はWC / Co界面の挙動と重要な関係を持っています。超硬合金中の希土類元素の存在は、主に酸化物または金属間化合物によるものです。分布は主にWC / CoとWC / WCの界面にあります。少量の希土類酸化物もバインダー相中に見出すことができる。その形状は主に球形または多面体です。粒界と相境界の精製における希土類の役割と相界面の強度の改善により、希土類超硬合金の破壊靭性は大いに改善されるであろう。異なる方法、形態、希土類の種類により地球、そして研究方法、研究の結論は異なっています、そして提案されたメカニズムは異なってそして矛盾さえするでしょう。希土類強化超硬合金に関する研究はさらなる研究が必要である。
ソース:Meeyou Carbide

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