Registration Number
0825U001423, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
18-06-2025
popup.evolution
o
Title
Regularities of the formation of the structure and physicomechanical properties of WC-Co cemented carbides under isostatic pressure
Author
Sheremet Vitalii I.,
popup.head Iryna Y. Trosnikova
popup.head Genadii Akimov
popup.opponent Anatolii L. Maistrenko
popup.opponent Oleksandr D. Rud
popup.review Anatolii M. Stepanchuk
popup.review Myroslav V. Karpets
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
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). 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.
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.
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.
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.
Запропоновано спосіб обробки твердих сплавів високим гідростатичним тиском (ВГТ). Показано, що обробка ВГТ твердого сплаву WC-15Co 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.
Registration Date
2025-04-30
popup.nrat_date
2025-04-30 / 2026-07-01
