Wpływ składu chemicznego i parametrów procesu wytwarzania spieków W-Ni-Fe na ich strukturę i właściwości.

Majewski, T.; Przetakiewicz, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ składu chemicznego i parametrów procesu wytwarzania spieków W-Ni-Fe na ich strukturę i właściwości.

Autorzy

Majewski T. , Przetakiewicz W.

Identyfikatory

Warianty tytułu

The chemical composition and parameters of production process influence on structure and properties of W-Ni-Fe alloys.

Języki publikacji

Abstrakty

Artykuł ma charakter przeglądowy. Przedstawiono w nim, w jaki sposób dobór składu chemicznego mieszanki proszków pozwala kształtować strukturę i właściwości mechaniczne spieków W-Ni-Fe. Wzrost zawartości wolframu, a także stosunku udziałów procentowych Ni/Fe powoduje zmniejszenie plastyczności spieków oraz zwiększenie szybkości wzrostu cząstek wolframu. Stwierdzono natomiast, że przy zawartości ok. 93% W uzyskuje się maksymalną wytrzymałość na rozciąganie spieków ciężkich. Określono także zależność tych właściwości od takich parametrów procesu wytwarzania, jak: skład atmosfery ochronnej, czas i temperatura spiekania, warunki obróbki cieplnej i/lub plastycznej. Zastosowanie jako atmosfery ochronnej wodoru o wysokiej temperaturze punktu rosy powoduje wzrost gęstości oraz właściwości mechanicznych badanych materiałów. Natomiast podwyższenie temperatury spiekania powyżej 1500 stopni Celsjusza wywołuje obniżenie wartości tych parametrów. Również wydłużenie czasu spiekania powyżej 1h powoduje początkowo znaczny spadek zarówno gęstości, jak i właściwości mechanicznych. Ze względu na zastosowanie spieków ciężkich również do produkcji rdzeni pocisków przeciwpancernych dokonano porównania właściwości tych materiałów dla różnych szybkości odkształcania. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem szybkości odkształcania rosną właściwości wytrzymałościowe, a maleje plastyczność badanych spieków. Podane informacje mogą ułatwić optymalizację procesu wytwarzania tego rodzaju spieków.

In this article dependence of chemical composition of mixtures of powders on structure and mechanical properties W-Ni-Fe alloys was determined. It was found that increase of tungsten contents and Ni/Fe ratio causes reduction of ductility and increase of growth rate of tungsten particle. There is the maximum of ultimate tensile strength of W-Ni-Fe alloys with content of tungsten 93%. The study also presents relationship between these properties and succeeding parameters of process of production: composition of sintering atmosphere, time and temperature, following heat treatment and plastic working. Using a wet hydrogen atmosphere (with high dew point) causes reduction of porosity and improvement of mechanical properties. With sintering temperature above 1500 degrees centigrade these parameters decrease. If the sintering time is elongated above 1 h also density and mechanical properties of heavy alloys decrease. Tungsten heavy alloys are also used for production of kinetic energy penetrators and so properties for different range of strain rates were compared. It was found that yield and failure strengths increase with increasing strain rate, failure strain decreases with increasing strain rate. This information can help in optimization the production process of such composites.

Słowa kluczowe

skład chemiczny parametry procesu spieki ciężkie materiał kompozytowy na bazie wolframu mieszanka proszków struktura własności mechaniczne plastyczność wytrzymałość na rozciąganie atmosfera ochronna wodoru

chemical composition parameters of production process tungsten heavy alloys tungsten based metal-matrix composites mixture of powders structure mechanical properties ductility tensile strength wet hydrogen atmosphere

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2000

Tom

R. XXI, nr 2

Strony

56--62

Opis fizyczny

Bibliogr. 45 poz. rys.

Twórcy

autor

Majewski T.

Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

autor

Przetakiewicz W.

Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

Bibliografia

[1] Ludyńki Z., Nowak W.: Spieki ciężkie - technologia i właciwości , Metalurgia Proszków, 1995, nr 2, s. 24-28
[2] Blantier M. S., Sobijew A. S., Bystrowa N. W., Bajguszew A. J.: Tjażełyje spławy s poniżennym koefficjentom termiczeskowo rosszirenija, Poroszkowaja Metallurgija, 1994, nr 9/ 10, s. 41-45
[3] German R. M.: Critical Developments in Tungsten Heavy Alloys, materiały z konferencji naukowej: Tungsten & Tungsten Alloys - 1992, Arlington, Virginia, 1992, s. 3- 13
[4] Seong-Hyeong H. i in.: The Reduction of the lnterfacial Segregation of Phosphorus and its Embrittlement Effect by Lanthanum Addition in a W-Ni-Fe Alloy, Metallurgical Transactions A, volume 22a, 199l , s. 2969-2974
[5] Fortuna E. , Ludyński Z., Kurzydłowski K. J.: Mikrostruktura wolframowych stopów ciężkich w kontekście ich udarności, Rudy i Metale Nieżelazne, l998, nr 12, s. 721 - 728
[6] Włodarczyk E. , Jackowski A., Michałowski J., Piętaszewski J., Dębski A., Wakuluk J., Koperski W.: Opracowanie podstaw technologii wytwarzania rdzeni pocisków podkalibrowych, małokalibrowych , artleryjskich z W Ni Fe o gęstości ok. 17,5 g/ cm3 , metodami metalurgii proszków, sprawozdanie z realizacji zadania badawczego nr PBZ 012-06, Warszawa, 1998 (nie publikowane)
[7] Ludyński Z., Nita Z.: Podstawy technologii wytwarzania spieków ciężkich. materiały z konferencji naukowej: Badania i rozwój nowych materiałów konstrukcyjnych oraz podstaw technologii wyrobów uzbrojenia wojskowego, Kołobrzeg, 1997. s. 15/ 1- 15/ 20
[8] Bose A., German R. M.: Sintering Atmosphere Effects on Tensile Properties of Heavy Alloys, Metallurgical Transactions A, volume 19a, 1988, s. 2467- 2476
[9] German R. M.: Liquid Phase Sintering, Plenum Press, New York and London, 1985
[10] Włodarczyk E., Jackowski A., Michałowski J., Piętaszewski J.: Analiza parametrów materiałowych i technologicznych determinujących właściwości spiekanych penetratorów z osnową wolframową, Biuletyn WAT, 1998, nr 5, s. 63-78
[11] Churn K. S., Yoon D. N.: Pore formation and its effect on mechanical properties in W-Ni-Fe heavy alloy, Powder Metallurgy, 1979, no. 7, s. 175- 178
[12] Bose A., German R. M., Mani S.: Sinteriag Time and Atmosphere lnfluences on the Microstructure and Mechanical Properties of Tungsten Heavy Alloys, Metallurgical Transactions A, volume 23a, 1992, s. 211 - 219
[13] Posthill J. B., Hogwood M. C., Edmonds D. V.: Precipitation at tungsten/ tungsten interfaces in tungsten-nickel-iron heavy alloys, Powder Metallurgy, vol. 29, 1986, no. 1, s. 45- 51
[14] Farooq S., Kemp P. B. German R. M., Base A.: Effect of Initial Oxygen Content aad Sintering Atmosphere Dew Point on the Properties of Tungsten Based Heavy Alloys, Refractory Materials and Hard Metals, 1989, no. 12, s. 236-243
[15] Lankford J., Couque H., Bose A., Anderson C. E.: Microstructure Dependence of High- Strain- Rate Deformation and Damage Development in Tungsten Heavy Alloys, Shock - Wave and High- Strain- Rate Phenomena in Materials, Marcel Dekker Inc., New York, 1992, s. 137- 145
[16] McCabe T. J., Mullendore J. A.: Microstructure Morphology Aspects and the Relationship to Mechanical Properties of Tungsten Alloys, op. cit. [3], s. 407-418
[17] Rodriguez A. B., Sevillano J. G.; Viscoplatic Flow of High Density W-Ni-Fe Alloys During Liquid- Phase Sintering, op. Cit. [3], s. 61-68
[18] Woodward R. L., O’Donnell R. G.; Microstructural Influences on the Ductility of Tungsten Alloys, op. Cit. [3], s. 389-396
[19] Caldwell S. G.; Variation of Ni/Fe Ratio in W-Ni-Fe Alloys: a Current Perspective, op. Cit. [3], s. 89-96
[20] Włodarczyk E., Jackowski A., Michałowski J., Piętaszewski J.: Badania doświadczalne wybranych fizyko-mechanicznych właściwości spieków osnową wolframową wykonanych w WAT, materiały z konferencji naukowej: Badania i rozwój nowych materiałów konstrukcyjnych oraz podstaw technologii wyrobów uzbrojenia wojskowego, Kołobrzeg, 1997, s. 7\1-7\21
[21] Jean J. H., Lin C. H.: Coarsening of tungsten particles in W-Ni-Fe alloys. Journal of Material Science, 1989, no. 24, s. 500-504
[22] Spencer J. R., Mullendore J. A.: The Effect of Nickel: Iron Ratios on the Mechanical Properties, Microstructure and Processing of W-Ni-Fe Alloys, op. cit. [3], s. 111-118
[23] Ryan K. F.; Yield Properties Tungsten and Tungsten Heavy Alloys, op. cit. [3], s. 249-256
[24] German R. M., Chum K. S.: Sintering Atmosphere Effects on the Ductility of W-Ni-Fe Heavy Metals, Metallurgical Transactions A, volume 15a, 1984, s. 747-754
[25] Ludyński Z., Bucki J. J.: Badania procesu spiekania wolframowych spieków ciężkich, 14th International Scientific Conference Advanced Materials and Technologies, Zakopane, maj 1996, s. 89-92
[26] Kuźmin H. A., Macokin W. P., Rabinowicz E. M.: Spiekanije poroszkow wolfram-nikiel-żelezo, Poroszkowaja Metałłurgija, 1983, nr 2, s. 35-40
[27] Bourguignon L., German R. M.: Sintering Temperature Effects on a Tungsten Heavy Alloys, The International Journal of Powder Metallurgy, volume 24, 1988, no. 2, s. 115-121
[28] Minakowa R. W., Storczak N. A, Wierchowodow P. A., Bażenowa Ł. G., Połtorackaja W. Ł.: Niekotoryje struktumyje osobiennosti fazy – swiazki spławow w systemie W-Ni-Fe, Poroszkowaja Metałłurgija, 1980, nr 12, s. 47-50
[29] Bukatów W. G., Romaszow W. M., Gostiew J. W.: Wlijanije termoobrabotki na pereraspredelenije elementów w fazowych sostawlajuszczych spława W-Ni-Fe, Poroszkowaja Metałłurgija, 1982, nr 10, s. 38-41
[30] German R. M.: Powder Metallurgy Science, The Pensylwania University, 1994
[31] Chum K. S., Yoon D N.: Pore Formation and its Effects on Mechanical Properties in W-Ni-Fe Heavy Alloys, Powder Metallurgy, vol. 22, 1979, s. 175-178
[32] Missol W.: Spiekane części maszyn. Wydawnictwo „Śląsk”. Katowice, 1978
[33] Bukat A., Rutkowski W.: Teoretyczne podstawy procesów spiekania, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice. 1974
[34] Leonard W., Magness L.: Improving Mechanical Properties Tungsten Heavy Alloys Composites through Thermomechanical Processing, op. cit. [3], s. 127-134
[35] Doepker S., Mullendore J. A., Spencer J. R.; A comparison of W-Ni-Fe and W-NI-Co Heavy Alloys, op. cit. [3], s. 273-280
[36] Lifu Y., Huaiqing C., Suwen .Q., Qiuvan G.: Study on Impurity Segregation in W-NI-Fe Alloys, op. cit. [3], s. 265-212
[37] Romaszow w. M., Kurganow G. W., Własow E. E.: Wydielenija w swiazujuszczej fazie spławów W-Ni-Fe, Poroszkowaja Metałłurgija, 1982, nr 12, s. 55-56
[38] Weinberger C., Chaiat D.: Recrystallization of Tungsten Base Heavy Metal Alloys, op. cit. [3], s. 175-182
[39] Bucki J. J., Kozłowski M., Ludyński Z., Mazur A.; Study of Hydrostatic Extrusion of Heavy Alloys, materiały z konferencji naukowej :14th International Plansee Seminar’97, Reutte Austria, may 1997, abstract no. 207
[40] Bentley A. R., Hogwood M. C.: The Effect of Mechanical Deformation and Treatment on the Microstructural Characteristics of two Tungsten Heavy Alloys, op. cit. [3], s. 419-429
[41] Cheng Liu M.: A Study on Processing of High Density W-Ni-Fe Alloys, op. cit. [3], s. 213-218
[42] Hogwood M. C., Bentley A. R.: The Behaviour of a in Tungsten-Nickel-Iron Alloys over the Range of Strain Rates, op. cit. [3], s. 325-334
[43] Coates R. S., Ramesh K. T.: The Deformation of Tungsten Alloys at High Strain Rates, Shock-Wave and High- Strain- Rate Phenomena in Materials. Marcel Dekker Inc., New York, 1992, s. 203-211
[44] Weerasooriya T., Beaulieu P. A.: Deformation and Failure Behaviour of 93W-5Ni-2Fe at Different Shear Strain Rate Loading, op. cit. [3], s. 317-324
[45] Couque H., Lankford J., Bose A.: The Role of Swaging in the Dynamic Deformation and Unstable Shear in Tungsten Heavy Alloys, op. cit. [3], s. 365-371

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS1-0010-0024