희토류 경질 합금 및 그 성질

I. 개요 초경합금은 업계의 "치아"라고도합니다. 창사 이래 효율적인 도구 재료 및 구조 재료로서 응용 분야가 지속적으로 확대되어 산업 발전과 과학 및 기술 진보를 촉진하는 데 중요한 역할을 수행했습니다. 지난 20 년 동안 텅스텐 - 코발트 기반 초경 탄화물은 다른 경질 합금에 비해 높은 경도, 인성 및 우수한 내마모성으로 인해 금속 절삭, 금속 성형 공구, 광업 시추 및 마모 부품에 널리 사용되었습니다. . 초경합금은 우수한 경도와 내마모성, 특히 귀중하고 붉은 색 경도가 좋으며 600 ° C에서 고속철의 정상 온도 경도를 초과하고 1000 ° C에서 탄소강을 초과합니다. 상온 경도; 좋은 탄성 계수, 보통 (4 ~ 7) × 104kg / mm2, 좋은 강성 상온에서; 높은 압축 강도, 최대 600kg / mm2; 우수한 화학적 안정성, 일부 등급의 초경합금은 산 및 알칼리 부식에 강하며 고온에서도 상당한 산화를받지 않습니다. 낮은 열팽창 계수. 열 전도성 및 전도성은 철 및 철 합금에 가깝습니다. 초경합금 WC의 평균 결정 입경에 따라, 초경합금은 초경합금 초경합금, 초경립 초경합금, 초 미세 세립 초경합금, 초경합금 초경합금, 초경합금 초경합금, 초경합금 초경합금, 초경합금 초경합금 미크론 및 초 미세 입자 탄화물은 높은 경도와 내마모성을 가지며 절삭 공구, 톱날, 밀링 커터, 스탬퍼, 밸브 스템 부품, 샌드 블라스트 장비 용 노즐 등에 널리 사용됩니다. 초박형 입자 탄화물은 인성 및 내열 피로 저항성이 우수하며 광산 및 굴착 공구에 대한 적용이 급속하게 발전했습니다. 그라데이션 합금 및 카바이드 - 다이아몬드 복합 재료는 다양한 적용 요구 사항에 따라 특정 특성을 강조 표시하는 데 사용할 수 있으므로 도구 및 마이닝 도구의 적용이 빠르게 개발되었습니다. 텅스텐 - 코발트 계 초경합금의 성질은 주로 Co의 함량과 WC의 결정립 크기에 의존한다. 전형적인 코발트 - 코발트 초경합금은 3 내지 30 중량 %의 코발트 함량을 가지며, WC 그레인 크기는 서브 미크론 내지 수 개의 범위이다. 미크론. 나노 스케일 입자 합성 기술, 특히 나노 스케일의 WC 및 Co 입자의 개발은 나노 -WC-Co 초경 합금의 기계적 특성을 크게 향상시켰다. WC 입자가 서브 미크론 크기보다 작 으면, 합금의 강도, 경도, 인성 및 마모 특성이 크게 향상되고, 소결 온도를 낮추면서 고밀도의 합금을 얻을 수있다. 따라서 초경합금 분야에서는 전통적인 형태의 초 미세 및 나노 스케일로의 전환이 발전 추세가되고있다. 그러나 WC의 입자 성장은 항상 초 미세 WC-Co의 개발과 생산에서 병목 현상이되어왔다 합금. 초경합금에 특정 첨가제를 첨가하는 것은 합금의 특성을 향상시키는 효과적인 방법 중 하나입니다. 초경합금에는 두 가지 주요 유형의 첨가제가 첨가됩니다. 하나는 내화물 금속 탄화물이고 다른 하나는 금속 첨가제입니다. 첨가제의 역할은 탄소 함량의 변화에 대한 소결 온도 변동 및 민감성에 대한 합금의 감도를 감소시키고, 탄화물 입자의 불균일 한 성장을 방지하고, 합금의 상 조성을 변화시킴으로써 구조 및 특성을 개선시키는 것이다. 가장 일반적으로 사용되는 카바이드 첨가제는 크롬 카바이드 (Cr3C2), 바나듐 카바이드 (VC), 몰리브덴 카바이드 (Mo2C 또는 MoC), 코발트 카바이드, 탄탈 탄화물 등을 포함한다. 억제제의 선택은 총 저해 효과에 좌우되며 억제 효과는 다음과 같다 : VC> Cr3C2> NbC> TaC> TiC> Zr / Hf C. 일반적으로 사용되는 금속 첨가제는 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 루테늄, 구리, 알루미늄 및 희토류 원소를 포함한다. 초경합금에 희토류 원소를 첨가하면 소결시 WC 입자의 성장을 억제 할뿐만 아니라 합금의 기계적 성질 및 내마모성을 향상시켜 제품 수명을 더욱 향상시킵니다. 초경합금 분야에서 희토류 첨가제에 대한 연구가 뜨거운 주제 였지만 경재 용 합금을 변형시키기 위해 비 나노 스케일의 희토류 첨가제를 첨가하는 것이 일반적이지만 나노 희토류 첨가제의 첨가는 거의 없었다 나노 희토류 첨가제의 사용은 일반적인 희토류 첨가제보다 낮으며 WC 입자 (큰 원)와의 갭이 작고 배열이 더 밀집되어있다. 보통의 희토류 첨가제의 크기는 WC의 크기와 거의 동일하기 때문에 균열 발생원을 쉽게 형성 할 수 있습니다. 따라서이 실험은 비용을 향상시키지 않고 성능을 향상시키지 않는 목적으로 나노 희토류를 첨가제로 사용한다. 중국은 희토류 자원이 풍부합니다. 우리가 신기술을 개발하고, 중국의 텅스텐 광석과 희토류 자원을 최대한 활용하고, 경질 합금 희토류 개질 재료를 연구 개발하고, 중국 초경합금 산업의 생산 수준과 개발을 향상시키기 위해 이런 종류의 사고를 사용한다면. 고품질의 고 부가가치 제품으로 심 가공 탄화물 제품, 경쟁력 향상, 국제 시장에서의 부정적 상황 반전, 원재료의 선순환 실현은 매우 중요합니다. 희토류 경질 합금 희토류 원소는 멘델레예프 (Magndeleev)의 주기율표 제 3 하위 그룹의 15 개 란타 니드이며, 원자 번호는 57에서 71이며 전자 구조 및 화학적 성질과 유사한 총 17 개의 원소를 포함합니다. 희토류는 신소재의 보물 창고로 알려져 있으며 국내외의 과학자, 특히 물질 전문가가 가장 염려하는 요소입니다. 희토류는 그 특별한 특성으로 인해 야금 재료, 광학, 자기, 전자, 기계, 화학, 원자력, 농업 및 경공업 분야에서 널리 사용되었습니다. 희토류가 첨가제 및 개질제로 사용되지만, 직접 생산량과 이익은 높지 않지만 2 차 경제적 이익은 수십 또는 수백 배까지 증가 할 수 있습니다. 중국의 희토 자원은 풍부하고 매장량이 세계에서 1 위를 차지하고 있으며 세계에서 두 번째로 광범위한 생산 능력을 갖추고 있습니다. 국내외에서는 희토류와 그 화합물의 적용이 거의 모든 국가 경제에서 이루어지고 있습니다. 희토류는 초경합금의 성능에있어 명백한 향상을 보입니다. 많은 연구에 따르면 희토류를 첨가하면 초경합금의 강도와 인성이 크게 향상되어 희토류 첨가 초경합금이 공구 재료 및 광산 도구에 널리 사용될 수 있음이 밝혀졌습니다. , 몰드, 탑 해머 등은 개발 전망이 뛰어납니다. 첨가물로서 일반적으로 사용되는 희토류는 Ce, Y, Pr, La, Sc, Dy, Gd, Nd, Sm 등이다. 첨가 형태는 일반적으로 산화물, 순수 금속, 질화물, 수 소화물, 탄화물, 희토류 - 코발트 중간 합금, 탄산염, 질산염 등이다. 첨가 된 희토류의 형태와 형태는 초경합금의 물리적, 기계적 성질에 영향을 미친다. 희토류의 강화 및 강화 메커니즘 초경 합금에 미량 희토류 원소를 첨가하는 것은 소결 과정에서 합금의 입자 성장을 억제 할뿐만 아니라 합금의 기계적 성질을 향상시킴으로써 제품. 초경합금에 대한 희토류의 강화 메커니즘은 다음과 같다 : (1) Zhang Fenglin et al. 고온에서 상온으로 냉각 될 때 fcc → hcp는 확산 형 (Ms 메커니즘으로 보조) 위상 전이라고 생각합니다. 그 중 γfcc와 γhcp상은 약 10 %를 차지한다. 희토류의 첨가는 마르텐 사이트 계의 변태를 억제 할 수 있기 때문에 바인더 상 중의 γhcp의 함유량을 저감 할 수있다. 마르텐 사이트 변태를 억제하는 메카니즘은 두 가지 이유 때문일 수있다. 하나는 전위 운동을 방해하는 희토류 피닝 전위이고; 반면에, 희토류 산화물은 결함 위치에서 고정되어 잠재적 인 ε 핵 생성 핵을 만든다. 배아가 감소된다. 그로 인해 부서지기 쉬운 ε상은 감소되고 인성 α상은 증가한다. Ru Ruikun과 다른 연구자들은 초경합금에서 미량 희토류를 첨가하면 Co 결합제 상에 스태킹 결함의 팽창을 억제하여 fcc의 전환을 억제 할 수 있다고 믿는다 α-Co → hcp ε-Co (층상 핵 형성) 합금에서 fcc α-Co를 만든다. 부피 비율이 증가합니다. α-Co에는 12 개의 슬립 시스템이 있고 ε-Co에는 3 개의 슬립 시스템 만 있습니다. 희토류 초경합금은 주로 fcc α-Co로 구성되어 응력을 완화하고 응력을 완화시켜 인성을 향상시킨다. (2) W의 고용 용해도에 미치는 영향 WC / Co 상 희토류의 편석 계면은 Co로부터의 W 및 Ti와 같은 원소의 탈 용매에 영향을 미친다. 결합제상의 W 및 Ti 함량을 증가시켜 고용체 강화로서 기능 할 수있다. 그러나 메커니즘은 완전히 인식되지 않는다. (3) 조직을 조 정한다. 초경합금의 희토류는 WC / Co와 WC / WC의 경계면에 분포한다. 계면에서 희토류 원소의 흡착은 확실히 고체 - 액체 상 계면의 계면 에너지를 감소시킬 것이다. 이는 소결시 WC 입자의 조 대화 과정을 억제 할 수있다. (4) 결정립계 및 상 경계의 강화 및 강화. 초경합금의 파단에서 주로 Co 결합 상 골절에 의한 것이고, WC 곡물. 그러므로 파절의 거동은 WC / Co 계면의 거동과 중요한 관계가있다. 초경합금에서 희토류의 존재는 주로 산화물 또는 금속 간 화합물에 기인한다. 분포는 주로 WC / Co와 WC / WC의 인터페이스에 있습니다. 소량의 희토류 산화물이 또한 결합제 상에 존재할 수있다. 그 모양은 주로 구형 또는 다면체이다. 결정립계와 경계면을 정화하는 희토류의 역할과 상 계면의 강도 향상으로 인해 희토류 초경합금의 파괴 인성이 크게 개선 될 것입니다. 다양한 방식, 형태, 희귀 유형 지구 및 연구 방법과 관련하여 연구 결론은 다르며 제안 된 메커니즘은 다르고 심지어 모순이 될 것입니다. 희토류 강화 초경합금에 대한 연구는 더 많은 연구가 필요하다.
출처 : Meeyou Carbide