Impulsowo plazmowe spiekanie nanokrystalicznych węglików WC-12Co

• Autorzy: Michalski A. , Siemiaszko D.

Warianty tytułu

EN

Pulse Plasma Sintering of nanocrystalline WC-12Co cemented carbides

• Konferencja: Krajowa Konferencja "Nowe Materiały - Nowe Technologie w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym" (III; 28.05. - 01.06.2006; Międzyzdroje, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyty WC-Co otrzymywane są poprzez spiekanie węglika wolframu (WC) z ciekłą fazą kobaltu. Spiekanie nanokrystalicznych proszków WC-Co w obecności ciekłej fazy prowadzi jednak do rozrostu ziaren WC. W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i właściwości nanokrystalicznych węglików konsolidowanych metodą impulsowo plazmowego spiekania (PPS). Nanokrystaliczne węgliki spiekane otrzymywano z mieszaniny proszków WC-12% wag. Co z średnim rozmiarem ziaren WC ok. 100 nm. Spiekanie prowadzono w temperaturze od 1 2 0 0 o C przy nacisku 50 MPa przez 6 min. W warunkach tych otrzymywano węgliki spiekane z średnim rozmiarem krystalitów WC ok. 120 nm i gęstość 14,6 g/cm3. Węgliki spiekane otrzymywane w tych warunkach mają twardość 2248 HV30 i współczynnik intensywności naprężeń KIC = 12,5 MPam1/2. Twardość i odporność na kruche pękanie węglików WC-12% wag. Co spiekanych metoda PPS jest większa niż węglików spiekanych metodami konwencjonalnymi z udziałem ciekłej fazy kobaltu. Przykładowo węglik spiekany (WC-10%wag. Co) z średnim rozmiarem ziarna WC 300 nm ma twardość 1800 HV30 i współczynnik intensywności naprężeń KIC = 11,9 MPam1/2.

EN

WC-Co carbides are usually produced by sintering with the participation of a liquid cobalt phase. However, the sintering of nanocrystalline WC-Co powders in the presence of a liquid cobalt phase results in the WC grains growing out. The study presents the results of examinations of the structure and properties of nanocrystalline cemented carbides consolidated by the Pulse Plasma Sintering method (PPS). The sintered nanocrystalline carbides were produced of a mixture of WC-12wt.% Co powders with an average WC grain size of about 120 nm. The sintering process was carried out at a temperature of 1200oC under a load of 50 MPa for 6 min. The thus sintered carbides had an average crystallite size of about 120nm, a density of 14.6 g/cm3, hardness of 2248 HV30 and the stress intensity factor KIC = 12.5 MPaźm1/2. The hardness and resistance to brittle fracture of the WC-12wt.%Co carbides sintered by PPS are higher than those of carbides sintered by the conventional methods with the participation of a liquid cobalt phase. For example, a conventionally sintered carbide (WC – 10 wt.%Co) with an average WC grain size of 300nm has a hardness of 1800 HV30 and a stress intensity factor KIC of 11.9 MPaźm1/2.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty WC-Co; spiekanie węglików; metoda impulsowo plazmowego spiekania

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 3
• Strony: 629--631
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Michalski A.

autor

Siemiaszko D.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Somer M, Schubert W-D, Zobetz E, Warbichler P.: On the formation of very large WC crystal during sintering of ultrasie WC-Co alloys. Inter J Refractory Met Hard Mater 20, 2002, 41- 50
• [2] Mohan K, Strutt PR.: Observation of Co nanoparticle dispersions in WC nanograins in WC-Co cermts consolidated from chemically synthesized powders. NanoStruct Mater. 7, 1996, 547-55
• [3] Cha SI, Hong SH, Kim BK.: Spark plasma sintering behavior of nanocrystalline WC-10Co cemented carbides powders. Mater Sci Eng. A351, 2003, 31-8
• [4] Cha SI, Hong SH, Ha GH, Kim BK.: Microstructure and mechanical properties of nanocrystalline WC-10Co cementem carbides. Scripta Mater 44, 2001, 1535-9
• [5] Sun J, Zhang F, Shen J.: Characterizations of ball-milled nanocrystalline WC-Co composite powders and subsequently rapid hot pressing sintered cermets. Mater Lett 2003;57:3140-48.
• [6] Risbud S.H, Shan ChH: Fast consolidation of ceramics powders. Mater Sci Eng A204, 1995, 1461-151
• [7] Cha SI, Hong SH, Kim BK.: Spark plasma sintering behavior of nanocrystalline WC-10Co cemented carbides powders. Mater Sci Eng. A351, 2003, 31-8
• [8] Feng P, Xiong W, Yu L, Zheng Y, Xia Y: Phase evolution and microstructure characteristics of ultrafine Ti(C,N)-based cermets by spark plasma sintering. Inter J Refractory Met Hard Mater 22, 2004, 133-38
• [9] Zhu LH, Huang QW, Zhao HF.: Preparation of nanocrystalline WC-10Co-0.8VC by spark plasma sintering. J Mater Sci Lett 22, 2003, 1631-33
• [10] Groza JR, Zavaliangos A.: Nanostructured bulk solids by field activated sintering. Adv Mater Sci 5, 2003, 24-33
• [11] Groza JR, Zavaliangos A.: Sintering activation by external electrical field. Mater. Sci Eng. A287, 2000, 171-77
• [12] Michalski A., Jaroszewicz J., Rosiński M.: The synthesis of NiAl using the Pulse Plasma Method with the Participation of the SHS Reaction, International Journal of Self-Propagation High- Temperature Synthesis 12, 2003, 237
• [13] Michalski A., Jaroszewicz J., Rosiński M., Siemiaszko D.: NiAl- Al2O3 composites produced by pulse plasma sintering with the participation of the SHS reaction, Intermetalic 14, 2006, 603
• [14] Michalski A., Rosiński M., Jaroszewicz J., Oleszak D.: Spiekanie nanokrystalicznych proszków silnoprądowymi impulsami, Arch. Nauki o Materiałach 24 (2003) 547
• [15] Shetty D.K. i in. Indentation Fracture of WC-Co Ceramets. J. of Mat. Sci. 20, 1985, 1873
• [16] Williamson GK, Hall WH. Acta Metall 1, 1953, 22.