Вплив умов спікання на структуроутворення композиційних матеріалів на основі вольфраму
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2023.02.062Ключові слова:
порошок, вольфрам, нікель, мідь, залізо, пресування, спікання, пористість, просочування, стружка, допресування, густинаАнотація
Застосування важких сплавів з вольфраму є необхідним для багатьох галузей, оскільки такі сплави ідеально підходять для різноманітних виробів через високу густину вольфраму. Основною проблемою при створенні таких сплавів є необхідність застосування високих температур спікання, що значно ускладнює технологію отримання вольфрамових сплавів. Для зниження температур спікання вольфрамових сплавів до їх складу вводять легуючі елементи, що активують процеси спікання при нижчих температурах (нікель, залізо та мідь). Основною задачею при формуванні структури та властивостей сплавів на основі вольфраму є забезпечення умов спікання в присутності рідкої фази, що сприяє утворенню міцного каркасу в структурі матеріалу та високій густині композиту. Досліджено різні способи отримання сплавів на основі вольфраму та вивчено вплив хімічного складу легуючих добавок на умови процесу спікання. Встановлено вплив тиску пресування та допресування на пористість пресовок на основі вольфраму. Показано, що в діапазоні тисків 200-700 МПа, максимальне ущільнення порошку вольфраму відбувається при тисках 500-550 МПа, що забезпечує пористість на рівні 35-37 %. Показано відмінність механізмів спікання систем W-Ni та W-Fe за температури 1350 ºС, яка є достатньою для проходження рідкофазного спікання з нікелевою зв’язкою, та є низькою для залізної зв’язки.
Досліджено процес інфільтрації пористого каркасу із вольфрамового сплаву розплавом міді, що отримано із відходів металообробки. Визначено умови, що забезпечують повне просочування вольфрамового каркасу міддю за температури 1200 ºС і дозволяють отримати безпористий матеріал.
Результати роботи можуть бути використанні при створенні виробів на основі вольфраму з високою питомою вагою та густиною, в тому числі із відходів металообробки, що значно здешевлює такі матеріали.
Посилання
Rabin, B.H., German, R.M. (1988). Microstructure effects on tensile properties of tungsten-Nickel-Iron composites. Metallurgical Transactions A., vol. 19, pp. 1523-1532, doi: https://doi.org/10.1007/BF02674026
Skorokhod, V.V. (1982). Powder materials based on refractory metals and compounds, Kyiv: Tekhnika, 167 p. [in Russian].
Minitsky, A.V., Byba, Ye.H., Yurkova. O.I., Minitska, N.V. (2021). Influence of nickel cladding parameters on the properties of tungsten carbide powders. Interuniversity collection "Scientific Notes", no. 72, pp. 13-17, doi: https://doi.org/10.36910/775.24 153966.2021.72.2 [in Ukrainian].
Chuvil'deev, V.N., Nokhrin, A.V., Boldin, M.S., Baranov, G.V., Sakharov, N.V., Belov, V.Yu., Lantsev, E.A., Popov, A.A., Melekhin, N.V., Lopatin, Yu.G., Blagoveshchenskiy, Yu.V., Isaeva, N.V. (2019). Impact of mechanical activation on sintering kinetics and mechanical properties of ultrafine-grained 95W-Ni-Fe tungsten heavy alloys. Journal of Alloys and Compounds, vol. 773, pp. 666-688, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.176
Tolochyn, A.Y., Laptev, A.V., Okun, Y.Yu., Yevych, Ya.Y. (2014). Impact compaction of tungsten powder over a wide temperature range. II Mechanical properties. Metallophysics and Advanced Technologies, vol. 36, no. 2, pp. 217-228 [in Russian].
Montealegre-Melendez, I., Arevalo, C., Perez-Soriano, E.M., Neubauer, E., Rubio-Escudero, C., Kitzmantel, M. (2017). Analysis of the Influence of Starting Materials and Processing Conditions on the Properties of W/Cu Alloys. Materials, vol. 10, iss. 2, pp. 142-149, doi: https://doi.org/10.3390/ma10020142
Duan, L., Lin, W., Wang, J., Yang, G. (2014). Thermal properties of W-Cu composites manufactured by copper infiltration into tungsten fiber matrix. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, vol. 46, pp. 96-100, doi: https://doi.
org/10.1016/j.ijrmhm.2014.05.022
Hamidi, A.G., Arabi, H., Rastegari, S. (2011). Tungsten-copper composite production by activated sintering and infiltration. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, vol. 29, iss. 4, pp. 538-541, doi: https://doi.org/10.1016/j. ijrmhm.2011.03.009
Minitsky, A.V., Byba, Ye.G., Minitska, N.V., Vlasova, O.V., Vedel, D.V. (2019). Development of tungsten high-current contacts based on metalworking waste. Metaloz. obrobka met., no. 4 (92), pp. 53-60, doi: https://doi.org/10.15407/mom2019.04.053 [in Ukrainian].