Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Материаловедение

Диссертационная работа:

Дворник Максим Иванович. Разработка физико-химических и технологических основ переработки вольфрамокобальтового твердого сплава электроэрозионным диспергированием : Дис. ... канд. техн. наук : 05.02.01 Хабаровск, 2006 117 с. РГБ ОД, 61:06-5/2804

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ 8

ВОЛЬФРАМОКОБАЛЬТОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ДЛЯ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

  1. Состав и структура вольфрамокобальтовых твердых сплавов 8

  2. Основы технологии вольфрамокобальтовых твердых сплавов 11

  3. Механические свойства вольфрамокобальтовых твердых сплавов 13

  4. Теория прочности вольфрамокобальтовых твердых сплавов 17

  5. Проблема переработки твердых сплавов и методы ее решения. 24

  6. Физические основы электроэрозионного диспергирования. 29

  7. Особенности фазового, химического и гранулометрического состава 40 порошков, получаемых электроэрозионным диспергированием.

  8. Оборудование для электроэрозионного диспергирования 43 Выводы по разделу 46 ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 48 2.1. Характеристика исходных веществ 48

  1. Электроэрозионное диспергирование на установке с переменным 49 искровым зазором

  2. Электроэрозионное диспергирование на установке в насыпном слое 52

  3. Технология создания твердого сплава из диспергированного порошка 54

  4. Методы анализа химического и фазового состава материалов 55

  5. Методы анализа морфологического и гранулометрического состава 58 материалов

ГЛАВА 3. ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ, 62

ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОМ ДИСПЕРГИРОВАНИИ ТВЕРДОГО СПЛАВА В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ И ОБРАЗУЮЩЕМСЯ ПОРОШКЕ.

  1. Фазовые и структурные превращения во «вторичной структуре» 62

  2. Фазовые и структурные превращения в частицах, полученных 65 хрупким разрушением, кристаллизацией жидкой и паровой фазы

  3. Фазовые и структурные превращения при отжиге порошка в инертной 73 и восстановительной среде

Выводы по разделу 81

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИСКРОВОГО 83
РАЗРЯДА НА ЭРОЗИЮ ТВЕРДОГО СПЛАВА,

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОРОШКА, ПОЛУЧЕННОГО ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ.

4.1 Эрозия твердого сплава при различных энергиях и длительностях 83
импульса.

4.2 Влияние энергии импульса на гранулометрический и 87
морфологический состав порошка.

4.3 Влияние энергии импульса на химический состав порошка 93
Выводы по разделу 95
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ 96
ИЗ РЕГЕНЕРИРОВАННОГО ПОРОШКА

  1. Схема переработки твердых сплавов электроэрозионным 96 диспергированием с последующей карбидизацией.

  2. Электроэрозионное диспергирование твердого сплава в насыпном слое 97

  3. Карбидизация диспергированного порошка и создание изделий из 100 твердого сплава на основе регенерированного порошка.

Выводы по разделу 103

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 104

БИБЛИОГРАФИЯ 106

Введение к работе:

Актуальность темы. Современная промышленность широко использует твердые сплавы типа WC-Co при обработке металлов резанием, бурении, деревообработке и т.д. Значительную долю стоимости изделий из твердых сплавов составляет сырье (порошки). Мировое производство изделий из порошков составляет 800-900 тыс. т. при перспективной потребности - порядка 1,5-2 млн.т, из них большую часть составляют твердые сплавы на основе карбидов вольфрама. Очевидная причина - это уникальная комбинация механических, химических и физических свойств, достигаемая процессом производства композиционного материала, представляющего собой твердые и хрупкие кристаллы WC, формирующие жесткий скелет, пустое пространство которого заполнено мягким легко деформируемым кобальтовым сплавом[1,2]. Мировое производство режущего инструмента оценивается в 2 миллиарда долларов на 1992 год [3]. 60% всего добываемого вольфрама уходит на производство карбида для режущего инструмента [5]. По подсчетам на 1992 год в мире производится 25000 тонн карбида вольфрама в год [6].

Высокая потребность в вольфраме и кобальте при сокращении запасов кондиционного сырья вызывает повышение цен на 20...50% каждый год [1]. В результате возникает необходимость поиска путей рециркуляции сплавов из их отходов, образующихся в процессе производства изделий из твердых сплавов и при их эксплуатации.

Существующие методы переработки отходов твердых сплавов подразделяются на физико-химические и механические, каждые из которых имеют свои достоинства и недостатки. Наиболее простые и доступные способы получения дисперсных порошков — это электрофизические методы и механическое диспергирование. Мелкое измельчение (диспергирование) является самой сложной, трудоемкой и энергоемкой операцией в процессе регенерации твердого сплава. На данном этапе все достоинства твердого сплава обращаются в недостатки: высокая твердость, износостойкость в сочетании с небольшой пластичностью не позволяют эффективно измельчать твердый

5 сплав механическими способами. Высокая чувствительность твердого сплава к загрязнению, жаростойкость, стойкость к окислению и кислотам затрудняют использование химических и физико-химических способов.

Одним из перспективных методов получения порошка определенного состава и структуры из кусковых отходов является метод электроэрозионного диспергирования, впервые предложенный Лазаренко Б.Р. и Лазаренко Н.И. в 1943 году [7]. Работы по диспергированию различных материалов были продолжены в 70-80 годы прошлого столетия в СССР [8,9,10,11,12,13,14,15,16,17], США [18,19], Японии [20] и др. странах.

Создание нанофазных и ультрамелкозернистых твердых сплавов, обладающих высокой износостойкостью, прочностью и ударной вязкостью актуализирует поиск новых методов получения порошков. Для создания ультрамелкозернистых и наноструктурных порошков твердых сплавов за последние десятилетия были разработаны следующие технологии: сушка распылением [21], восстановление вольфрама в водородной плазме с последующей карбидизацией [22], и т.д. В основе указанных методов лежит получение наноструктурных или наноразмерных вольфрамокобальтовых порошков, которые затем подвергаются низкотемпературной карбидизации. Это заставляет взглянуть на метод электроэрозионного диспергирования как на один из методов получения нанокристаллических порошков [23]. В настоящее время возрастает интерес к этому методу со стороны исследователей в таких странах как США [24,25,26,27,28,29,30], Россия [31,32,33] Чехословакия и Германия [34,35] и др. [36,37]. К основным преимуществам электроэрозионного диспергирования относятся следующие: возможность диспергирования любых токопроводящих материалов, получение частиц преимущественно сферической формы размером от нескольких нм до 100 мкм с ультрадисперсной [8], нанокристаллической [25,34] или аморфной [24] структурой, получение порошка за одну операцию, отсутствие механического износа оборудования, безвредность и экологическая чистота производства.

Несмотря на наличие работ по электроэрозионному диспергированию различных материалов и, в частности, твердых сплавов [12,32,33,26], широкое применение этого метода для диспергирования тугоплавких соединений сдерживается недостаточной изученностью физико-химических процессов, происходящих при воздействии на вещество электрических разрядов, высоких ударных нагрузок, градиента температур, приводящих к существенным химическим, фазовым, структурным изменениям получаемых дисперсных порошков (что и определяет свойства изделий) в зависимости от природы, физико-химических и механических свойств компактных материалов.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Исследование фазовых и структурных превращений, происходящих в поверхностном слое твердого сплава под воздействием искровых разрядов в воде.

  2. Комплексное исследование влияния энергии импульса на эрозию анода и катода, производительность процесса, энергозатраты, гранулометрический, морфологический и химический составы порошка, полученного электроэрозионным диспергированием вольфрамокобальтового твердого сплава в воде.

  3. Исследование состава, структуры и свойств изделий из твердого сплава, полученных из регенерированных порошков.

Работа выполнялась по планам НИР института материаловедения ХНЦ ДВО РАН «Разработка и получение функциональных материалов и покрытий с использованием минерального сырья и исследование их свойств», № гос. регистрации 01.02.00 106190 в 2003-2005 г.

Научная новизна

1. Установлено, что при электроэрозионном диспергировании в воде твердого сплава в поверхностном слое образуется «вторичная структура», состоящая из фаз P-W, p-WC, W2C, наибольший размер зерен которых не превышает 0,5 мкм. «Вторичная структура» предопределяет отличия фазового состава получаемого порошка от исходного твердого сплава.

2. Впервые определены отличия структуры, фазового и морфологического

составов частиц, образующихся в результате хрупкого разрушения (частицы неправильной формы, идентичные по структуре и фазовому составу «вторичной структуре»), кристаллизации жидкой фазы (частицы сферической формы с дендритной и зернистой структурой и пониженным содержанием карбидов) и кристаллизации паровой фазы (агломераты сложной формы, состоящие из металлического вольфрама) при электроэрозионном диспергировании отходов твердого сплава.

  1. Впервые показано, что влияние энергии импульса на эрозию анода и катода, производительность процесса, энергозатраты, гранулометрический, морфологический и химический состав порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов вольфрамокобальтового твердого сплава в воде, обусловлено изменением соотношения объемов частиц, образованных хрупким разрушением, кристаллизацией жидкой и паровой фаз.

  2. Впервые порошок, полученный электроэрозионным диспергированием отходов твердого сплава в воде, использован для изготовления вольфрамокобальтового твердого сплава. Полученные изделия отличаются от стандартных повышенной твердостью и пониженной прочностью.

Подобные работы
Агеев Евгений Викторович
Получение порошков из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования, их аттестация и применение для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий для деталей машин
Конюхов Юрий Владимирович
Разработка процесса получения нанопорошка железа из железорудных материалов методом химического диспергирования
Бочкарева Екатерина Викторовна
Разработка методов прогнозирования физико-механических свойств тканей ведомственного назначения после действия светопогоды
Курденкова Алла Вячеславовна
Разработка методов прогнозирования физико-механических свойств хлопчатобумажных тканей после действия различных факторов износа
Макаров Авинир Геннадьевич
Разработка компьютерных технологий моделирования физико-механических свойств текстильных материалов сложного строения
Кузнецов Андрей Александрович
Разработка экспресс-методов оценки и прогнозирования физико-механических свойств текстильных нитей
Слаутин Олег Викторович
Исследование структуры и физико-механических свойств слоистых интерметаллидных композитов систем Cu-Al и Ti-Fe с разработкой комплексной технологии их получения
Яковлева Софья Петровна
Физико-механические основы повышения и восстановления прочности сталей и сварных соединений методом взрывной обработки
Илясов Виктор Васильевич
Физико-химические основы создания новых твердых и сверхтвердых инструментальных материалов
Аникин Денис Юрьевич
Расчет технологических параметров процесса спиннингования на основе изучения физико-химических свойств аморфизирующихся расплавов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net