Дисертації (ВТМПМ)

Постійне посилання зібрання

https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37088

Переглянути

Перегляд Дисертації (ВТМПМ) за Ключові слова "additive alloying"

Зараз показуємо 1 - 1 з 1
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Закономірності формування структури та фізикомеханічних властивостей твердих сплавів WC-Co в умовах ізостатичного тиску
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Шеремет, Віталій Ігорович; Троснікова, Ірина Юріївна; Акимов, Геннадій Якович
    Шеремет В. І. Закономірності формування структури та фізикомеханічних властивостей твердих сплавів WC-Co в умовах ізостатичного тиску. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 13 Механічна інженерія за спеціальністю 132 Матеріалознавство. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена дослідженню закономірностей впливу холодного ізостатичного пресування (ХІП) неспечених компактів вольфрамокобальтових твердих сплавів на формування структури, кінетику фазоутворення, комплекс фізико-механічних властивостей та експлуатаційні характеристики спечених виробів з цих матеріалів. Особливу увагу приділено пошуку технологічних прийомів підвищення експлуатаційних властивостей спечених виробів застосуванням обробки високим гідростатичним тиском (ВГТ). У роботі наведено літературний огляд актуальних досліджень, сучасний стан розвитку технологій одержання та обробки твердих сплавів. Проаналізовано виробничі підходи, спрямовані на підвищення функціональних властивостей виробів з вольфрамокобальтових твердих сплавів. Показано, що найбільш поширені методи одержання цих матеріалів мають низку переваг порівняно з традиційною технологією одержання цих матеріалів (компактування в закритих прес-формах та подальше спікання у вакуумі) однак, в той же час, не позбавлені недоліків. Так, після додаткової обробки спечених виробів з твердого сплаву, ріст однієї з властивостей часто супроводжується падінням інших. Таким чином, встановлено, що актуальною задачею є створення наукових та практичних засад щодо розвитку технології одержання та обробки твердих сплавів, яка б забезпечувала підвищення рівня комплексу фізико-механічних властивостей та експлуатаційних характеристик і була б позбавлена недоліків, притаманних усталеним методам. Другий розділ дисертаційної роботи включає загальні характеристики вихідних матеріалів, опис методики одержання та обробки зразків з твердих сплавів. Приведено опис використаних в роботі методів дослідження мікроструктури, хімічного та фазового складу, фізико-механічних і експлуатаційних властивостей. У третьому розділі встановлено основні механізми ущільнення під час компактування ХІП тисками від 100 МПа до 400 МПа твердих сплавів WC-3Co, WC-8Co, WC-15Co. Виходячи з визначених закономірностей, обґрунтовано вибір оптимального тиску ХІП, який забезпечує найвищу щільність компакту, формування структури пресовок твердих сплавів з більш дрібними частинками WC та підвищення рівня залишкових напружень у WC. Досліджено взаємозв’язок між зміною напружено-деформованого стану компактів твердих сплавів WC-8Co і WC-15Co, одержаних ХІП, та кінетикою процесів фазоутворення під час їх спікання. Показано, що на відміну від спечених пресовок твердих сплавів WC-8Co і WC-15Co, одержаних одновісним пресуванням, в яких кобальт переважно знаходився в ГЦК поліморфній модифікації, кобальт в сплавах ідентичного хімічного складу, які піддавали ХІП перед спіканням, переважно знаходився в ГЩП поліморфній модифікації. Результати рентгеноструктурного аналізу свідчать про зміну співвідношення інтенсивностей дифракції площин гексагональної ґратки WC та сумарної інтенсивності дифракції площин ГЦК-Co в сплаві WC-8Co-0,3VC, одержаного ХІП, порівняно зі сплавом, одержаним одновісним пресуванням, що вказує на зменшення середнього розміру зерен WC та зміну розподілу кобальтової зв’язуючої в структурі композиту, одержаного із застосуванням ХІП. У четвертому розділі наведено результати дослідження механічних властивостей твердих сплавів WC-8Co, WC-8Co-0,3VC і WC-15Co. Розглянуто особливості структури спечених твердих сплавів, сформованих із застосуванням ХІП, що якісно відрізняє дані композити від ідентичних за хімічним складом,одержаних одновісним пресуванням. Показано принципову відмінність локальної взаємодії зерен WC та кобальтової матриці, їх деформації та руйнування під час механічних випробувань сплавів, одержаних ХІП, порівняно зі сплавами, одержаними одновісним пресуванням. Встановлено, що зміна поліморфної модифікації з ГЦК на ГЩП значного об’єму кобальту та зменшення середнього розміру зерен WC у твердому сплаві WC-8Co, одержаного із застосуванням ХІП, призвело до підвищення твердості та границі міцності композиту порівняно зі сплавом, одержаним одновісним пресуванням. Показано, що ХІП сплаву, легованого інгібітором росту зерен, сформувало умови, що забезпечили утворення бімодальної структури спеченого композиту з гомогенними областями зв’язуючої фази – осередками кобальту. Встановлено, що зі зменшенням середнього розміру зерен WC у сплаві, який піддавали ХІП, на ряду зі збереженням тенденції підвищення твердості нетипово, як для сплавів, легованих інгібіторами росту зерен, тріщиностійкість композиту зросла в 1,5 рази порівняно зі сплавом WC-8Co-0,3VC, одержаного одновісним пресуванням. Виявлено, що ініційована ХІП зміна типу кристалічної ґратки з ГЦК на ГЩП в об’ємі кобальту твердого сплаву WC-15Co відобразилася на зниженні здатності композиту до супротиву утворенню та поширенню тріщини, однак призвела до підвищення границі міцності та твердості композиту. У п’ятому розділі проведено оцінку зносостійкості інструментів з твердих сплавів WC-6Co, WC-8Co та WC-15Co, одержаних ХІП, під час їх випробування в найбільш типових умовах експлуатації для кожної з досліджуваних марок. Встановлено, що в порівнянні з інструментом з твердих сплавів WC-6Co, WC-8Co та WC-15Co, одержаним одновісним пресуванням, інструмент з твердих сплавів, одержаний ХІП, показав кращу стійкість до зношування під час його експлуатаційного випробування. Показано, що у сплавах, одержаних ХІП, завдяки зміні фазового складу, напружено-деформованого стану та структури, переважаючим був принципово відмінний механізм зношування порівняно зі сплавами, одержаними одновісним пресуванням. Пластична деформація поверхневих шарів бурового, ріжучого та деформуючого інструменту з подальшим відшаруванням деформованого об’єму матеріалу під час адгезійного типу зношування була притаманна сплавам, одержаним одновісним пресуванням, поступове абразивне зношування поверхневих шарів інструменту з подальшим викришуванням окремих зерен WC – для сплавів, одержаних ХІП. У шостому розділі запропоновано спосіб обробки твердих сплавів високим гідростатичним тиском (ВГТ). Показано, що обробка ВГТ твердого сплаву WC15Co ініціює мартенситне фазове перетворення в зв’язуючій складовій, що супроводжується збільшення кількості ГЩП поліморфної модифікації кобальту у композиті. Виявлено, що обробка ВГТ формує градієнтний розподіл властивостей по об’єму композиту, так, зміни, спричинені обробкою, найсильніше проявляються на поверхні сплаву та менш виражені в його об’ємі у міру віддалення від поверхні. Експериментально встановлено, що обробка ВГТ твердого сплаву WC-15Co підвищує його границю міцності, твердість та зносостійкість.