ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА СПЛАВЫ WC

В настоящей работе представлен обзор исследований, направленных на получение сплавов на основе карбида вольфрама с предварительно проведенной механоактивацией (МА). МА широко применяется в области материаловедения и направлена на изменения физико-механических свойств материалов с целью повышения активности их реакции при проведении исследований. В связи с этим, основное внимание в данной статье направлено на исследование влияния механоактивации на смеси на основе карбида вольфрама (WC). Твердые сплавы на основе WC используются в различных промышленных условиях, благодаря их отличным механическим свойствам и выдающейся износостойкости в сочетании с высокой прочностью и термостойкостью, более того больше половины производства твердых сплавов на основе WC связана с изготовлением режущих инструментов. В статье также приведены комплексные виды механической активации, применяемых в различных исследованиях. А также рассмотрено влияние видов механоактивации смесей и длительности ее проведения на физико-механические свойства полученных сплавов последующими методами синтеза. Проведен анализ оптимальных условий для консолидации порошков методом искро-плазменного спекания (ИПС), что позволяет достигать высокой плотности и прочности материалов.

1. Курлов А. С., Гусев А. И. Физика и химия карбидов вольфрама : монография. Москва : Физматлит, 2013. 270 с.

2. Лякишев Н. П. Энциклопедический словарь по металлургии: в 2 т. Т. 1. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. С. 287.

3. Малик А. А., Закусилов В. В., Рыжков А. А. Исследование влияния частоты механоактивации компонентов шихты на процесс получения пористых материалов самораспространяющимся высокотемпературным синтезом // Энергетика: эффективность, надежность, безопасность: материалы XX Всероссийской научно-технической конференции, 2-4 декабря 2014 г., Томск. Т. 2. – Томск: Изд-во ТПУ, 2014. – С. 176-179.

4. Дмитренко Д. В., Бледнова Ж. М., Балаев Э. Ю. О. Эволюция структуры многофазных порошковых материалов с ЭПФ на различных этапах процесса механоактивации // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 132. С. 1216-1229.

5. Анциферов В. Н., Пещеренко С. Н., Ярмонов А. Н. Неравновесная растворимость при механическом легировании // Физика и химия обработки материалов. – 2000. – № 12. – С. 13-18.

6. Сметкин А. А., Кузнецов А. В., Петров И. И. Влияние высокоэнергетической механоактивации порошковых смесей на формирование структуры и свойств материалов на основе титана // Порошковая металлургия. – 2004. – № 27. – С. 61-64.

7. Каченюк М. Н., Сметкин А. А. Эволюция структуры композиционных частиц при механоактивации порошковых смесей на основе титана, карбида кремния и углерода // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6. – С. 111.

8. Болдырев В. В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. – 2006. – Т. 75, № 3. – С. 203-216. https://doi.org/10.1070/RC2006v075n03ABEH001205

9. Болдырев В. В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ / В. В. Болдырев. – Москва : Мир, 1983. – 192 с.

10. Косолапова Т.Я. Карбиды. – М.: Металлургия, 1968.

11. Логинов Ю.Н. Технология получения заготовок из твердого сплава: учебное пособие. – Свердловск, изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1984. – 53с.

12. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. – 1976.

13. Беляев Н. Е. Способы получения карбида вольфрама. – 2022.

14. Савостин А. В., Шурай П. Е. Механохимическая активация в технологии сахарного производства // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2009. – № 1. – С. 59-61.

15. Онищенко Д. В., Рева В. П. Получение нанопорошка карбида вольфрама методом механической активации // Физика и химия обработки материалов. – 2011. – Т. 2. – С. 71-77.

16. Ягофаров В. Ю. Механохимический синтез карбида вольфрама с использованием углерода различного происхождения // Металлофизика легких сплавов. – 2019. – С. 186.

17. Yang R., Wang Y., Zhang Y., et al. Molten salt synthesis of tungsten carbide powder using a mechanically activated powder // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2011. – Т. 29. – № 1. – С. 138-140.

18. Aytekin N. Ö., Ağaoğulları D., Öveçoğlu M. L. Mechanochemical synthesis of tungsten carbide powders induced by magnesiothermic reduction of WCl6 and Na2CO3 raw materials // Materials Research Express. – 2019. – Т. 6. – № 9. – С. 096517.

19. Клубович В. В., Костюк В. А., Левицкий А. В. Ультразвуковая механоактивация порошков, используемых для синтеза электрокерамических материалов // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. – 2012. – № 2. – С. 11–16.

20. Современные перспективные материалы: Гл. 14. Шут В. Н. Структура и свойства полупроводниковой керамики, полученной из субмикронных и нанокристаллических порошков титаната бария / Под ред. В. В. Клубовича. – Витебск, 2011. – С. 381–414.

21. Агранат Б.А., Кузнецов А.Ю., Лебедев В.А. Ультразвук в порошковой металлургии. - М.: Наука, 1986. - 168 с.

22. Артемьев В.В., Клубович В.В., Рубаник В.В. Ультразвук и обработка материалов. - Мн.: Экоперспектива, 2003. - 335 с.

23. Назарова А., Мулюков Р., Рубаник В. и др. Влияние ультразвуковых колебаний на структуру и свойства ультрамелкозернистого никеля // Физика металлов и металловедение. - 2010. - Т. 110, № 6. - С. 600-607.

24. Шут В., Мозжаров С., Кашевич А. Сб. статей Междунар. науч. симп. «Перспективные материалы и технологии», Витебск, 24–26 мая 2011 г. Витебск, 2011. С. 116–119.

25. Рубаник В. В., Костюк В. В., Костюк А. В. Ультразвуковая механоактивация порошков. – 2016.

26. Rakhimova A. K., Galeleyva A. K. Методы синтеза литий железа фосфата: микроволновой синтез – перспективный метод для синтеза LiFePO4 // Chemical Journal of Kazakhstan. – 2019. – Т. 1, № 1. – С. 1–10.

27. Morgan D., Van der Ven A., Ceder G. Li Conductivity in LixMPO4 (M = Mn, Fe, Co, Ni) Olivine Materials // Electrochem. Solid-State Lett. — 2004. — Vol. 7. — P. 30–32.

28. Franger S., Bourbon C., Cras F. L. Optimized lithium iron phosphate for high-rate electrochemical applications // J. Electrochem. Soc. — 2004. — Vol. 151. — P. 1024.

29. Bazhenov S. V., Kurlov A. S. Effect of mechanical activation and solid-state synthesis temperature on the composition and grain size of tungsten carbide // AIP Conference Proceedings. — AIP Publishing, 2022. — Vol. 2466. — No. 1.

30. Tsuchida T., Morita N. Formation of ternary carbide Co6W6C by mechanical activation assisted solid-state reaction // Journal of the European Ceramic Society. — 2002. — Vol. 22. — No. 13. — P. 2401–2407.

31. Kariminejad A. et al. Mechanically Activated synthesis of Tungsten Carbide Nanoparticles from Tungsten Oxide // Advanced Materials Research. — 2014. — Vol. 829. — P. 622–626.

32. de Oro Calderon R. et al. Synthesis of Nanostructured Tungsten Carbide Powders from Mechanically Activated Mixes of Tungsten Oxide with Different Carbon Sources // International Powder Metallurgy Congress and Exhibition, Euro PM 2013; Gothenburg; Sweden; 15 September 2013 through 18 September 2013. — 2013. — Vol. 1. — P. 89–94.

33. Oro R. et al. Optimizing the synthesis of ultrafine tungsten carbide powders by effective combinations of carbon sources and atmospheres // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. — 2017. — Vol. 63. — P. 9–16.

34. Ozolin A., Sokolov E. Effect of mechanical activation of tungsten powder on the structure and properties of the sintered Sn–Cu–Co–W material. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty). — 2022. — Vol. 24, No. 1. — P. 48–60. — (In Russ.)

35. Buravlev I. Y. et al. Microstructural evolution and mechanical behavior of WC–4wt.% TiC–3wt.% TaC–12wt.% Co refractory cermet consolidated by spark plasma sintering of mechanically activated powder mixtures // Advanced Powder Technology. — 2024. — Vol. 35, No. 10. — P. 104625.

36. da Silva E. N. et al. Investigation of characteristics and properties of spark plasma sintered ultrafine WC-6.4 Fe3.6Ni alloy as potential alternative WC-Co hard metals // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. — 2021. — Vol. 101. — P. 105669.

37. Chuvil’deev V. N. et al. Sintering of nano-and ultradispersed mechanically activated W-Ni-Fe powders and the manufacture of ultrahigh-strength heavy tungsten alloys // Russian Metallurgy (Metally). — 2014. — Vol. 2014. — P. 215–228.

38. Баженов С. В., Курлов А. С. Твердофазный синтез карбида вольфрама в вакууме из механоактивированной смеси вольфрама и углерода // Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов (MOSM 2020). — Екатеринбург, 2020. — 2020. — С. 104–104.

39. Evstratov E. V., Baikin A. S., Averin S. I. Effect of Mechanical Activation Time on the Structure and Mechanical Properties of W–Cu Powder Composite // Inorganic Materials: Applied Research. — 2023. — Vol. 14, No. 5. — P. 1408–1413.

40. Abdulmenova E. V., Kulkov S. N. The studies of the effect of mechanical activation of WC-based powder on its properties // AIP Conference Proceedings. — AIP Publishing, 2020. — Vol. 2310, No. 1.

41. Chuvil’deev V. N. et al. Effect of Mechanical Activation Time on the Density of Fine-Grained Tungsten Alloy 90W–7Ni–3Fe, Obtained by Spark Plasma Sintering // Fizika metallov i metallovedenie. — 2023. — Vol. 124, No. 10. — P. 931–938.

42. Abdulmenova E. V., Rumyantsev M. V., Kulkov S. N. Effect of mechanical treatment of powder on the structure and phase composition of hard alloys // AIP Conference Proceedings. — AIP Publishing, 2022. — Vol. 2509, No. 1.

43. Li X. et al. WC-8Co-2Al (wt%) Cemented Carbides Prepared by Mechanical Milling and Spark Plasma Sintering // Materials Science Forum. — Trans Tech Publications Ltd, 2010. — Vol. 638. — P. 1817–1823.