Спечений твердий сплав

Спечений твердий сплав. Винахід стосується області одержання спечених твердих сплавів, які можуть використовуватись в будь-якій області техніки. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованного є спечений твердий сплав, який містить карбід вольфраму та нікелеву зв'язку, (див. В.И.Третьяков. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов, Москва, «Металлургия», 1976, с.96-112). При роботі в умовах циклічних навантажень ці сплави мають ряд, недоліків, а саме низькі показники втомної тріщиностійкості. Це зв'язано з низькою адгезією карбіду вольфраму та нікелевої зв'язки. При циклічних навантаженнях в спечених твердих сплавах має місце утворення дислокацій, які мігрують до границь карбідвольфраму-нікелева зв'язка (WC/Ni). На цих границях дислокації коагулюють і створюють мікротріїщши, які з часом ростуть, поширюючись вздовж границь WC/Ni. При досягненні критичного розміру тріщини настає катострофічне руйнування спеченого твердого сплаву. В основу винаходу поставлено задачу такого вдосконалення спеченого твердого сплаву, при якому завдяки введенню в нього кремнію, забезпечується збільшення адгезії карбіду вольфраму і нікелевої зв'язки на міжфазній границі WC/Ni і, як наслідок, підвищення втомної тріщиностійкості сплаву за умов циклічних навантажень. Для розв'язання цієї задачі спечений твердий сплав, що містить карбід вольфраму та нікелеву зв'язку, згідно винаходу додатково містить кремній при наступному співвідношенні компонентів (мас.%): карбід вольфраму - 70,00-^98,00 нікель - 1,98-5-28,50 кремній - 0,02^-1,50 Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється, і технічними результатами, що досягають при її реалізації, полягає у наступному. Введений у спечений твердий сплав кремній адсорбується на границі WC/Ni і створює хімічні зв'язки з вольфрамом і вуглицем з одного боку та з нікелем - з другого. Це сприяє зміцненню границь WC/Ni, що суттєво знижує швидкість розповсюдження втомних тріщин вздовж границь WC/Ni і збільшує втомну міцність, що підвищує працездатність спечених твердих сплавів. Експеременти по дослідженні втомної тріщиностійкості зразків, виготовленних з спечених твердих сплавів, були виконані на пристрої та по методиці, описаній в роботі A.F.Lisovsky, T.E.Gracheva and V.N.Kulakovsky. Composition and Properties of (Ti,W)C-WC-Co sintered Carbides Alloyed by MMI-process/ International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1995, vol. 13, pp.3 79-3 83. Зразки для випробуваннь були виготовлені методом порошкової металургії. Суміш, яка містила порошки карбіду вольфраму, нікелю та кремнію в заданому співвідношенні, пресували і потім спікали в вакуумі. Кремній може бути введений в порошкову суміш у вигляді порошків сіліцидів, наприклад сіліциду вольфраму, сіліциду нікеля і т.д. Приклади конг кретної реалізації. Приклад 1. Було спечено твердосплавний зразок розмірами 5 x 5 x 3 5 мм з твердого сплаву, що містив 90,00 мас.% WC, 9,80 мас.% Ni та 0,20 мас.% Si. Ці зразки були випробуванні на втомну тріщиностійкость. Випробування були проведені при резонансній частоті 280-^330 Гц в умовах асиметричного циклу. Випробування були проведені при базі 400000 циклів. Результати випробувань були представлені на діаграмі в координатах швидкість росту втомної тріщини (lg V) - коефіцієнт інтенсивності напруги (Кі). Із діаграми було визначено пороговий коефіцієнт інтенсивності напруги K(h та критичний коефіцієнт інтенсивності напруги Kfc. Коефіцієнт Kth та Kfc характеризують втомну тріщиностійкість твердих сплавів. Було виготовлено також спечені тверді сплави при граничних значеннях компонентів (приклади 2-3) та за їх межами (приклади 4-5)? а також при тих самих умовах виготовлення - склад за прототипом (приклад 6). Дані зведені в талицю (додається). Як видно з таблиці, використання винаходу, що заявлено, спечений твердий сплав дає можливість підвищити пороговий коефіцієнт інтенсивності напруги та критичний коефіцієнт інтенсивності напруги в 1,2 рази у порівнянні з прототипом. Об'єкт випро -бувань Додаток № п/п Склад спеченого твердого сплаву (мас.%) Показники ефективності Нікель Кремній 1 Спечений Спечений твердий сплав твердий сплав за згідно винаходу прототипом Kth МПа-м0'5 Карбід вольфраму 90,00 9,80 0,20 9,67 14,01 2 70,00 28,50 1,50 8,86 12,80 3 98,00 1,98 0,02 8,13 11,78 4 90,18 9,81 0,01 8,02 11,70 5 89,4 9,00 1,60 7,55 11,22 6 90,00 10,00 8,02 11,72 05 МПа-м