Способ получения заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут. Используют порошок, полученный электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6. Обеспечивается повышение эксплуатационной стойкости. 10 табл., 2 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению твердых сплавов.

Известен способ получения твердых сплавов, согласно которому спекание прессованных заготовок осуществляют в восстановительной атмосфере или в вакууме [1]. При применении восстановительной атмосферы спекание проводят в горизонтальных печах трубчатого или муфельного типа, нагревательный элемент которых расположен с внешней стороны. В некоторых случаях нагревателем является графитовая труба, служащая одновременно и рабочим пространством печи. При применении вакуума спекание проводят либо в вертикальных печах периодического действия, либо в горизонтальных непрерывного действия.

Недостаток данного способа – наличие градиента температур как по длине, так и по сечению трубы или муфеля, что снижает качество спеченных изделий и, следовательно, выход в годное.

Ближайшим техническим решением является способ получения сплавов, включающий прессование шихты и спекание в псевдоожиженном слое предварительно спеченного оксида алюминия при температуре 1250-1360°С в окислительной или восстановительной атмосфере [2].

Недостаток известного способа – низкая прочность получаемых изделий, снижающая их эксплуатационные свойства.

Задача изобретения - разработка технологии, обеспечивающей высокий выход в годное, получение высококачественных твердосплавных изделий, отличающихся высокой эксплуатационной стойкостью.

На экспериментальной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали твердый сплав марки Т15К6. В качестве рабочих жидкостей использовались: вода дистиллированная и керосин осветительный.

Процесс проводили при следующих электрических параметрах: емкость разрядных конденсаторов 35 мкФ, напряжение 200…220 В, частота следования импульсов 28…33 Гц.

В результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами произошло разрушение материала отходов с образованием дисперсных частиц порошка.

Из порошков, полученных из отходов твердых сплавов марки Т15К6 в воде дистиллированной и керосине осветительном, получили спеченные заготовки. Изостатическое прессование порошка проводили на прессе «EPSI» при давлении 300 МПа, а спекание - в высокотемпературной печи «Nabertherm» в вакууме при температуре 1500°С.

Так же твердосплавные заготовки получали методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока в вакууме при температуре 1320°С в течение 3 минут, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6. В основе процесса лежит модифицированный метод горячего прессования, при котором электрический ток пропускается: непосредственно через пресс-форму и прессуемую заготовку, а не через внешний нагреватель. С помощью импульсного электротока и так называемого «эффекта плазмы искрового разряда» («spark plasma effect») достигается очень быстрый нагрев и исключительно малая продолжительность рабочего цикла. Это позволяет подавить рост зерна и получить равновесное состояние, что открывает возможности для создания новых материалов с ранее недоступными композициями и свойствами, материалов с субмикронным или наномасштабным зерном, а также композитных.

Пример 1

Из порошков, полученных из отходов твердых сплавов марки Т15К6 в воде дистиллированной и керосине осветительном, получили спеченные заготовки. Изостатическое прессование порошка проводили на прессе «EPSI» при давлении 300 МПа, а спекание − в высокотемпературной печи «Nabertherm» в вакууме при температуре 1500°С.

Далее представлены результаты экспериментальных исследований заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов при температуре 1500°С из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, от состава и свойств исходной шихты.

Результаты исследования пористости вольфрамо-титановых твердосплавных изделий представлены в табл.1.

Отмечена более высокая пористость заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, по сравнению с твердосплавными изделиями, полученными из стандартного порошка по стандартной технологии в 4,22…9,92 раза, что, несомненно, отразится на их механических свойствах.

Таблица 1

Исследование пористости заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в воде в керосине стандартного
Число полей
зрения
5 5
Площадь
анализа, мкм
317356,4 317225,8
Пористость, % 9,92 4,22 до 1

Механические свойства вольфрамо-титанового твердого сплава (прочность при поперечном изгибе, ударная вязкость, предел усталости) понижаются с увеличением пористости. Такое снижение объясняется концентрацией напряжений в порах, являющихся местами зарождения и распространения трещины при нагружении.

Результаты исследования размера зерна заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.2.

Отмечен меньший размер зерна заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, по сравнению с твердосплавными изделиями, полученными из стандартного порошка по стандартной технологии в 1,5…3 раза. С уменьшением размера зерен карбида вольфрама возрастает твердость сплава, а прочность понижается.

Таблица 2

Исследование размера зерна заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в воде в керосине стандартного
Количество
измерений
26 26
Минимальная
длина, мкм
0,17 0,11
Максимальная
длина, мкм
2,92 1,53
Средняя длина, мкм 1,26 0,94 1,5…3,0

Результаты исследования плотности заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.3.

Таблица 3

Исследование плотности заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, г/см3

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в воде в керосине стандартного
После прессования 7,8 8,16
После спекания 11,2 12,05 11,5

Отмечена большая плотность заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6 в керосине, по сравнению с твердосплавными изделиями, полученными из стандартного порошка по стандартной технологии на 7%.

Результаты исследования предела прочности при сжатии заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.4.

Таблица 4

Исследование предела прочности при сжатии заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, МПа

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в воде в керосине стандартного
Значение 188,46287 470,36894 600

Отмечен меньший предел прочности вольфрамо-титановых твердосплавных изделий, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, по сравнению с твердосплавными изделиями, полученными из стандартного порошка по стандартной технологии в 3,2…1,2 раза. Прочность полученных твердосплавных изделий является недостаточной для резания металлов и бурения горных пород, но вполне достаточной для обработки дерева.

Результаты исследования микротвердости заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.5.

Отмечена большая микротвердость заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6 в керосине осветительном, по сравнению с твердым сплавом, полученным из стандартного порошка по стандартной технологии в 1,2 раза, что связано с их меньшей зернистостью.

Таблица 5

Микротвердость заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, HV при нагрузке 30 Н, МПа

Испытуемый материал Среднее
значение
Твердый сплав из порошка, полученного методом ЭЭД в воде дистиллированной 292,91
Твердый сплав из порошка, полученного методом ЭЭД в керосине осветительном 542,45
Исходный твердый сплав Т15К6 470,44

Результаты исследования микроструктуры заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных холодным изостатическим прессованием при давлении 300 МПа и спеканием в вакууме в течение 2 часов из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, представлены на фигуре 1.

Отмечено, что заготовки вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленные из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6 в керосине осветительном имеют меньший размер зерна, по сравнению с твердосплавными изделиями, полученными из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6 в воде дистиллированной.

Установлено, что вольфрамо-титановые твердосплавные пластины, полученные методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока при температуре 1320°С в течение 3 минут, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов спеченных твердых сплавов марки Т15К6 в керосине осветительном, по сравнению с твердосплавными пластинами, полученными из стандартного порошка, по промышленной технологии обладают более высокими характеристиками.

Пример 2

Вольфрамо-титановые твердосплавные заготовки получали методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока в вакууме при температурах 1300, 1320 и 1340°С в течение 2, 3 и 4 минут, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6. Наилучшие результаты, с точки зрения физико-механических свойств, получены при температуре 1320°С в течение 3 минут.

Далее представлены результаты экспериментальных исследований заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленных методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока в вакууме при температуре 1320°С в течение 3 минут из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, от состава и свойств исходной шихты.

Результаты исследования пористости вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.6.

Таблица 6

Исследование пористости вольфрамо-титанового твердого сплава

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в керосине стандартного
Число полей
зрения
5
Площадь анализа, мкм 317295,4
Пористость, % не установлена до 1

Отмечено, что вольфрамо-титановый твердый сплав, изготовленный методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, не имеет пористости.

Результаты исследования размера зерна вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.7.

Таблица 7

Исследование размера зерна вольфрамо-титанового твердого сплава

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в керосине стандартного
Количество
измерений
26
Минимальная
длина, мкм
0,12
Максимальная
длина, мкм
1,27
Средняя длина, мкм 0,71 1,5…3,0

Отмечен меньший размер зерна вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленного методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, по сравнению с твердым сплавом, полученным из стандартного порошка по промышленной технологии в 2…3 раза. С уменьшением размера зерен карбида вольфрама возрастает твердость сплава, а прочность понижается.

Результаты исследования плотности вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.8.

Таблица 8

Исследование плотности вольфрамо-титанового твердого сплава, г/см3

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в керосине стандартного
После прессования 8,16
После спекания 12,35 11,5

Отмечена большая плотность вольфрамо-титанового твердого сплава, изготовленного методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, по сравнению с твердым сплавом, полученным из стандартного порошка по промышленной технологии на 7,4%.

Результаты исследования предела прочности при изгибе вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.9.

Таблица 9

Исследование предела прочности при изгибе вольфрамо-титанового твердого сплава, МПа

Параметр Твердый сплав, полученный из порошка
в керосине стандартного
Значение 1876,27991 1127…1180

Отмечено, что вольфрамо-титановый твердый сплав, изготовленный методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока при температуре 1320°С в течение 3 минут, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов спеченных твердых сплавов марки Т15К6 в керосине осветительном, по сравнению с твердосплавными изделиями, полученными из стандартного порошка, по промышленной технологии имеют в 1,7 раза больше предел прочности при изгибе, поскольку имеют более мелкое зерно.

Результаты исследования твердости вольфрамо-титанового твердого сплава представлены в табл.10.

Таблица 10

Твердость вольфрамо-титанового твердого сплава, HV при нагрузке 50 Н

Испытуемый материал Среднее
значение
Твердый сплав из порошка, полученного методом ЭЭД в керосине осветительном 1729
Исходный твердый сплав Т15К6 1141

Отмечено, что вольфрамо-титановый твердый сплав, изготовленный методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока, из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, имеют твердость в 1,5…3,0 раза меньше, чем твердый сплав, полученный из стандартного порошка по промышленной технологии.

Источники информации

1. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. М.: Металлургия, 1976, с. 382.

2. Косолапова Т.Я. Карбиды. М.: Металлургия, 1968.

Способ получения заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава, включающий горячее прессование порошка в пресс-форме, отличающийся тем, что используют порошок, полученный электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6, при этом горячее прессование ведут в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к композитному материалу для землебурильного долота. Способ изготовления композитного материала включает смешивание первой составляющей твердой фазы в виде карбида со связующим веществом, второй составляющей твердой фазы в виде пористого карбида, имеющего пористость по меньшей мере 1% и содержащего от 0,1 мас.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления спеченных металлообрабатывающих инструментов. Инструменты изготовлены из порошковой карбидостали, содержащей углерод, титан, молибден, вольфрам, ванадий, хром, стеарат цинка и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,3-0,5, титан 1,0-2,0, молибден 3,0-5,0, вольфрам 2,5-4,0, ванадий 3,0-4,0, хром 8,0-10,0, стеарат цинка 0,1-0,3, железо остальное.
Группа изобретений относится к изготовлению спеченного композитного изделия, содержащего частицы кубического нитрида бора, диспергированные в матрице из цементированного карбида.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения твердосплавного концевого инструмента. В сплав на основе карбида вольфрама с размером частиц 1-3 мкм добавляют ультрадисперсный порошок (УДП) карбида вольфрама с размером частиц 50-100 нм в количестве 2-5% от веса изделия.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий из порошков твердых сплавов на основе карбидов. Смешивают временное связующее, содержащее двухкомпонентный диспергатор и двухкомпонентную смазочную добавку в весовом соотношении от 1:3,6 до 1:13,1, и порошкообразную смесь неорганических порошков, содержащую порошки карбидов и постоянного связующего.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердосплавным композициям. .

Изобретение относится к металлокерамическим сплавам с металлическим связующим инструментального назначения и может быть использовано для изготовления высокоресурсного режущего инструмента и пар трения для экстремальных условий эксплуатации.
Изобретение относится к производству твердых сплавов и может использоваться для изготовления режущего инструмента с повышенными требованиями по износостойкости.

Изобретение относится к области химии и металлургии, а именно к поглощающим СВЧ-энергию материалам, и может быть использовано в электронной технике СВЧ. .

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер частиц 19,692 мкм и 5,118 мкм соответственно.

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90 - 10 В и емкости конденсаторов 65 мкФ с последующим центрифугированием раствора для отделения крупноразмерных частиц от нанопорошка.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства железа, цинка, меди, никеля, кобальта и других металлов. Способ включает приготовление исходной ванны шлакового расплава путем заполнения мобильной емкости шлаками, выпускаемыми из различных металлургических агрегатов.

Группа изобретений относится к переработке использованных электронных плат. Осуществляют механическое удаление навесных деталей с использованных электронных плат, получая первый промежуточный продукт из удаленных навесных деталей и облегченных плат с деталями монтажа и микромонтажа, выделяют в первом троммеле из упомянутого первого промежуточного продукта упомянутые облегченные платы с деталями монтажа и микромонтажа, выполняют в активаторе химическое растворение припоя с упомянутых облегченных плат, получая суспензию растворенного припоя и твердую фазу из деталей монтажа и микромонтажа и пластмассовых основ плат, отделяют во втором троммеле суспензию растворенного припоя от упомянутой твердой фазы, разделяют упомянутую твердую фазу на упомянутые пластмассовые основы плат и на элементы, содержащие благородные металлы, и направляют разделенные элементы на извлечение из них соответствующих благородных металлов и передают пластмассовые основы плат на утилизацию.

Изобретение относится к получению алюминия и может быть использовано в цветной металлургии. Способ переработки отработанной углеродсодержащей футеровки алюминиевого электролизера включает измельчение футеровки, выщелачивание водным раствором каустической соды, разделение жидкой и твердой фаз пульпы, обработку раствора с выделением фтористого продукта.

Изобретение относится к алюминотермическому получению ферротитана, содержащего 28-40 мас.% титана. Шихта содержит концентрат ильменитовый, содержащий 59-65 мас.% TiO2, дробленый электропечной титаносодержащий шлак, содержащий 54-59 мас.% TiO2, дробленый шлак производства ферротитана, содержащий 17-21 мас.% TiO2, алюминий вторичный, известь с содержанием углерода не более 0,3%, окалину железную, ферросилиций 65%-ный и стальной лом.
Изобретение к способу извлечения золота из упорных руд и техногенного минерального сырья Способ заключается в том, что при агломерации в массу сырья подают электроактивированный концентрированный раствор цианидов щелочных металлов, а после получения окатышей - подогретый сжатый воздух, в который после удаления основной части влаги из окатышей закачивают химически активные газы.
Изобретение относится к извлечению ванадия из ванадийсодержащего материала. Способ включает получение смеси ванадийсодержащего материала с добавкой соли натрия и проведение обжига.
Изобретение относится к способу извлечения золота из золошлаковых отходов, включающее контакт исходного сырья в виде золы от сжигания угля с растворяющей средой. При этом используют золу от сжигания угля при температуре, превышающей температуру плавления золота, и которая обеспечивает содержание частиц золота в золе ультратонких и наноразмеров.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при создании безотходных технологий утилизации вредных веществ и охране окружающей среды. В предложенном способе переработки электродной массы отрицательных электродов щелочных аккумуляторов, содержащих оксиды никеля, кадмия и железа, осуществляют их выщелачивание путем обработки раствором кислоты при повышенной температуре и перемешивании, отделение раствора от кека, осаждение из полученного раствора гидроксида кадмия, его отделение, промывку и сушку полученного осадка.

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90 - 10 В и емкости конденсаторов 65 мкФ с последующим центрифугированием раствора для отделения крупноразмерных частиц от нанопорошка.

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут. Используют порошок, полученный электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов Т15К6. Обеспечивается повышение эксплуатационной стойкости. 10 табл., 2 пр.

Наверх