Propriedades e aplicação de carboneto cimentado de gradiente

1. As características contraditórias do carboneto tradicional uniforme O metal duro é um material tipicamente quebradiço. O carbide tradicional uniforme, o material das várias partes da composição uniforme e organização, a liga é homogênea por toda parte, seu desempenho é consistente. Os principais componentes do metal duro incluem várias fases duras e fases de ligação. As fases duras, como fases e soluções sólidas, desempenham um papel importante na dureza e resistência ao desgaste das ligas. A ligação tem uma influência importante na resistência e tenacidade das ligas. Em geral, aumentar o tamanho do grão do WC ou aumentar o teor de Co aumentará a espessura da fase de ligação da liga e melhorará a plasticidade da liga. Em ligas com boa ductilidade, as tensões concentradas locais podem relaxar as ligas com baixa plasticidade devido à deformação. A iniciação e propagação de fendas são induzidas pelo relaxamento das tensões, resultando no craqueamento da liga. Portanto, o método tradicional é o aumento da liga. O conteúdo e o aumento do tamanho do grão servem como uma direção para aumentar a tenacidade da liga dura. No entanto, ao mesmo tempo, a dureza e a resistência ao desgaste são reduzidas. Por outro lado, a dureza e a resistência ao desgaste podem ser aumentadas sem sacrificar a resistência à flexão e a resistência ao impacto. Portanto, há uma contradição acentuada entre a dureza e tenacidade dos materiais de metal duro, e não é fácil obter um metal duro uniforme convencional com alta dureza e tenacidade ao mesmo tempo. Em muitas condições de serviço, a aplicação de ligas duras uniformes tradicionais terá certas limitações. Por exemplo, quando a bola perfuradora e a cabeça de cobalto estão funcionando, elas não são apenas sujeitas a carga de impacto e carga de torção, mas também precisam ser seriamente desgastadas pela rocha. Isso requer que os dentes de cobalto não tenham resistência suficiente ao impacto. , mas também tem alta resistência ao desgaste pode completar o seu trabalho. Quando usados na síntese de diamantes sintéticos, os martelos de topo de metal duro são submetidos a alta temperatura e alta pressão, algumas partes são submetidas a tensões de compressão, e algumas partes são submetidas a tensão de tração ou tensão de cisalhamento. Diferentes partes têm requisitos. Desempenho e características diferentes. Desta forma, o conflito entre a dureza e tenacidade da liga rígida de estrutura uniforme tradicional restringe a expansão adicional de seu campo de aplicação, é difícil atender aos requisitos de alta dureza e alta dureza "double high" para o desenvolvimento da sociedade moderna, Então, explore O novo tipo de material de liga dura torna particularmente importante que diferentes partes da ferramenta tenham diferentes requisitos funcionais. Novos avanços em metal duro Os cientistas de materiais de vários países do mundo estão tentando resolver as contradições acima mencionadas na liga dura uniforme tradicional através de várias formas eficazes, reduzir custos de produção e uso e melhorar seu desempenho abrangente. Actualmente, existem principalmente ligas ultra-finas e nano-duras (o chamado carboneto cementado ultrafino é uma liga com um tamanho de grão de carboneto de tungsténio de 0,2-0,5 μm e a liga nano-dura é uma liga com um carboneto de tungsténio tamanho de grão inferior a 0,2 μm.), carboneto temperado de plaquetas, metal duro revestido e carboneto de gradiente funcional, e outras direções podem efetivamente resolver essa contradição. Por exemplo, quando o teor de cobalto da liga dura de nano-tamanho é alto, não só tem um bom desempenho de fratura, mas também tem uma alta dureza, atingindo a melhor combinação de tenacidade da liga e dureza do carboneto de gradiente funcional, tornando a fase ligante ou dura fase ao longo Uma direção está aumentando ou diminuindo para dar às diferentes partes da liga propriedades diferentes, de modo que a combinação de tenacidade e resistência ao desgaste possa ser totalmente alcançada no uso do carboneto. O que se segue é uma breve introdução ao novo progresso do gradiente de carboneto cementado.Fibra cimentada3. Carboneto de gradiente propostoAs alterações abruptas na composição do material e nas propriedades do componente geralmente levam a concentrações de tensão locais significativas, independentemente de o estresse ser interno ou externo. Se a transição de um material para outro for realizada gradualmente, essas concentrações de tensão aumentarão consideravelmente. reduzir. Estas considerações formam o elemento lógico básico da maioria dos materiais funcionalmente classificados. Cientistas japoneses propuseram pela primeira vez materiais funcionalmente classificados, que são caracterizados pela introdução de mudanças graduais na microestrutura e / ou composição de um componente, a mudança gradual de sua microestrutura e / ou composição no espaço, e as propriedades físicas, químicas e mecânicas de O desempenho apresenta uma mudança de gradiente correspondente no espaço, de modo que ele atende aos diferentes requisitos de desempenho em diferentes locais do componente, fazendo com que o componente como um todo alcance os melhores resultados.Esta idéia de design foi introduzida no campo do metal duro em meados da década de 1980, e um gradiente de metal duro foi proposto, e rápido desenvolvimento foi rapidamente alcançado. No uso real do metal duro, diferentes locais de trabalho geralmente têm diferentes requisitos de desempenho. Por exemplo, a cabeça de cobalto de metal duro requer alta resistência ao desgaste superficial e resistência ao impacto global. É concebível que se um novo tipo de material de metal duro pode ser desenvolvido, a característica estrutural deste material é que a camada superficial é uma estrutura com um A fase de baixo aglutinante e o conteúdo da fase de aglutinante do núcleo é um valor médio, entre a camada superficial e o núcleo. É uma camada de transição com um alto conteúdo de ligação e uma distribuição contínua. Neste tipo de estrutura, devido à distribuição diferente da fase de ligação em cada parte, o conteúdo da camada de ligação na superfície da liga é menor do que o valor médio em cada peça, com alta dureza e boa resistência ao desgaste, e a camada de ligação conteúdo na camada de transição. Alta, pode encontrar boa resistência e resistência ao impacto. Propriedades do carboneto cimentado com gradiente Na estrutura de duas fases, o teor de cobalto da camada superficial é inferior ao teor de cobalto nominal da liga, o teor de cobalto da camada intermédia é superior ao teor de cobalto nominal da liga e o cobalto O conteúdo do núcleo contendo a fase η é o teor de cobalto nominal da liga. Como o teor de cobalto da liga mostra uma mudança de gradiente, a dureza das diferentes partes da liga também reflete as leis correspondentes. Além disso, a distribuição gradiente do conteúdo de cobalto torna a contração de sinterização em diferentes partes da seção transversal não uniforme, resultando em tensão residual na liga. Devido ao baixo teor de cobalto na camada superficial da liga e ao alto teor de WC + Co + η, a superfície da liga possui dureza muito alta e muito boa resistência ao desgaste. Na camada média da liga, o teor de cobalto é superior ao teor nominal da liga e, assim, a camada apresenta boa tenacidade e plasticidade, de modo que a liga pode suportar cargas mais elevadas. A estrutura da fase η dentro da liga tem boa rigidez. Os resultados experimentais mostram que a resistência ao desgaste e a tenacidade da liga DP são obviamente melhores que a da liga dura uniforme tradicional. A adoção de liga de DP pode obviamente melhorar a eficiência da perfuração de rocha e reduzir o custo de mineração. De acordo com o status atual da pesquisa de materiais do inclinação em vários países, há principalmente três tipos de carbonetos da composição da fase carbonada do cimento cementado do inclinação tais como ligas, duras carboneto cementado com gradiente de composição de fase (como a camada β utilizada como matriz de revestimento. Carboneto cementado de gradiente) e carboneto cementado de gradiente de tamanho de grão de fase dura (como martelo superior de carboneto cementado com gradiente de grão) .5. Mecanismo de formação de gradientesO ponto de vista do mecanismo de formação da distribuição de gradiente da fase de cobalto causado pela migração direcional da fase de aglutinante líquido na liga após a cementação ainda não foi unificado. De acordo com os relatórios de pesquisa atuais, a migração direcional da fase líquida inclui principalmente a migração em massa causada por três diferentes tipos de fases líquidas, migração orientativa da fase aglutinante causada por diferentes tamanhos de partículas de CC e migração de fase líquida causada por diferentes teores de carbono. Por exemplo, duas ligas YG com o mesmo teor de carbono WC, tamanho de partícula uniforme e diferente teor de cobalto ligante são sobrepostas e mantidas na temperatura da fase líquida durante um certo período de tempo. Como resultado, a fase de cobalto ligado muda de um alto teor de cobalto para um baixo teor de cobalto. Um lado da migração, por exemplo, um dos tamanhos de partículas diferentes é partículas finas, e o outro é partículas grossas adicionadas com o mesmo cobalto para formar dois tipos de mistura, e pressionado em uma liga de camada dupla para a sinterização a vácuo. A fase de ligação líquida parece estar bem de um lado para o outro. O lado do grão migra. Enquanto o carbeto cementado de alto carbono é descarbonetado na atmosfera de descarbonetação, a fase de ligação líquida migrará do interior para a superfície da amostra, enquanto a liga de baixo carbono migrará para o centro após a fase de ligação líquida do tratamento de carburação. migração causada pela diferença no teor de carbono é causada pela diferença na quantidade de fase líquida nas diferentes partes da liga. Este tipo de liga descarburada ou cementada tem um conteúdo de carbono interno desigual, e o teor de carbono é relativamente alto em regiões com alto teor de carbono. Em regiões com menor teor de carbono, a fase líquida migra de áreas com alto teor de carbono para áreas com baixo teor de carbono. Em conjunto, os principais mecanismos de migração da fase líquida são: A fase de ligante migra da região de carboneto grosseiro para a região de carboneto de grão fino, e a força motriz para a migração é a diferença de pressão capilar, ou seja, a ação de a força capilar. A fase de ligação migra da região de alta fase líquida para a região de baixa fase líquida e migra. A força motriz é a diferença de pressão na fase líquida, isto é, o papel da expansão ou contração de volume para gerar pressão quando o estado da substância na diferença de volume da fase líquida muda. A aplicação do metal duro cementado Gradient Cemented CarbideGradient resolve com sucesso a contradição entre a dureza e a dureza existentes no carbeto cementado homogêneo convencional. O desenvolvimento deste novo material é considerado o mais importante na história do metal duro desde a década de 1950. Inovação. "Devido à microestrutura e propriedades únicas do gradiente de carboneto cementado, tornou-se um importante conteúdo de pesquisa no campo de materiais funcionais gradientes e ligas duras. Atualmente, tem sido amplamente utilizado no revestimento de substratos, ferramentas de corte de carboneto, mineração e ferramentas de perfuração de rocha, esticadores e ferramentas de perfuração, e seus campos de aplicação estão em constante expansão. (1) Usado como substrato de revestimento Devido aos diferentes coeficientes de expansão térmica de diferentes materiais, materiais de ferramentas de revestimento podem rachar devido a tensão térmica durante o resfriamento. carboneto cimentado é usado como matriz, isto é, a matriz de revestimento sinterizada por gradiente forma uma região dúctil sem carbonetos e carbonetos cúbicos na região da superfície, o que pode prevenir efetivamente que as rachaduras formadas no revestimento se expandam para o interior da liga. melhorar a força de ligação da interface e reduzir a concentração de tensão de interface, melhorando assim o desempenho do carb Ferramentas de corte ide. (2) Usado como uma ferramenta de metal duroMudar o metal duro tradicional. O modelo de proporção constante é usado para fazer uma estrutura de liga dura com baixo teor de superfície e alto conteúdo de núcleo, de modo que a camada superficial tem alta dureza e boa resistência ao desgaste, enquanto o núcleo tem alta resistência e boa resistência ao impacto, o que torna a força e tenacidade da liga. É bem coordenada e pode, portanto, ser usada para produzir ferramentas de corte com resistência ao desgaste e tenacidade. (3) Ferramentas de mineração e perfuração de rocha Ferramentas de mineração e perfuração de rochasO uso de dentes esféricos requer maior desgaste e impacto durante a operação, tem alta resistência ao desgaste superficial e alta resistência. Ligas uniformes convencionais são difíceis de atender a esse requisito. Tanto a resistência ao desgaste como a tenacidade são significativamente melhores do que os carbonetos uniformes convencionais. (4) Usado como uma ferramenta de punção O metal laminado geralmente é preparado por puncionamento ou perfuração. Com este método, o material é quebrado entre bordas de trabalho que se enfrentam. Durante a perfuração, o punção se move através da matriz em uma direção perpendicular à placa de metal e perfura a placa de metal. O modo de falha do punção é geralmente devido ao desgaste da borda de trabalho e, eventualmente, leva a borda de corte do punção tornando-se cônica, aumentando assim a força de atrito durante a perfuração e, eventualmente, levando a uma diminuição na qualidade de perfuração. A fim de aumentar ao máximo a vida útil da ferramenta de corte de carboneto de gradiente, deve ser usado um metal duro cementado com uma região central de fase η, circundado por uma região circundante livre de núcleo e com uma superfície de trabalho exposta do η. -Estágio. Usando carboneto cementado como punção, o tamanho de grão da WC é de 2-3μm, o número de tempos de puncionamento para o metal duro padrão é de apenas 15 vezes, e o número de punções e cortes de metal duro para estruturas gradientes é de até 64.000 vezes. enquanto que o de aço die punching O número é de cerca de 7231 vezes. Pode-se observar que o gradiente de metal duro como ferramenta de punção pode melhorar muito a vida útil da ferramenta. O estudo do gradiente de metal duro consiste em três partes: projeto do material, preparação do material e avaliação da propriedade. Essas três partes se complementam e são indispensáveis. A preparação do material é o núcleo da pesquisa de carboneto cimentado com gradiente. O design do material fornece a melhor composição e distribuição gradiente da estrutura. Para julgar se o material projetado e preparado atende à função predeterminada, a avaliação de desempenho deve ser realizada. Projeto de carboneto cimentado Gradient Cemented Carbide DesignGradient, geralmente deve percorrer os seguintes links diversos Primeiro de acordo com a forma estrutural dos componentes e as condições reais de uso, desenhe as condições de contorno termodinâmicas do banco de dados existente de síntese de material e desempenho, selecione a síntese possível de metalocerâmica Sistema de combinação de materiais e método de preparação Assumir a relação de combinação e regra de distribuição da fase ligante e da fase dura, e usar a lei de mistura de material para derivar os parâmetros físicos equivalentes da estrutura do material usando a teoria termoelástica e o cálculo método matemático. A função de distribuição dos componentes do gradiente da estrutura do material é simulada pela distribuição de temperatura e simulada pelo estresse térmico, e a distribuição ótima da composição e o sistema de materiais são projetados. O trabalho principal do projeto de metal duro com gradiente consiste nas seguintes três partes: (1) Estabelecer um modelo adequado de distribuição de componentes de gradiente para que o material funcional gradiente projetado atenda aos requisitos de desempenho (2). campo de temperatura e tensão térmica de materiais funcionalmente classificadosConsulte nossos bits de botão de mineração de carboneto de tungstênio aqui
Fonte: Meeyou Carbide