Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wielkości ziarna WC na właściwości węglików spiekanych WCCo otrzymywanych metodą impulsowo-plazmowego spiekania SPS

Wachowicz Joanna, Chlebiej Katarzyna, Zieliński Radosław

Materiały Ceramiczne

|

2019

|

T. 71, nr 3

195--203

PL

Węgliki spiekane są jednym z najczęściej stosowanych materiałów narzędziowych. Charakteryzują się wysoką twardością oraz dobrymi właściwościami skrawającymi. Tradycyjnie węgliki wytwarza się w piecach z nagrzewaniem indukcyjnym lub oporowym w procesach trwających kilkanaście godzin. Metoda ta jest czaso- i energochłonna. Dlatego nieustannie trwają badania nad nowoczesnymi i ulepszonymi metodami spiekania. Jedną z nich jest metoda spiekania impulsowo plazmowego SPS (ang. spark plasma sintering). Umożliwia ona szybkie otrzymywanie litych materiałów, charakteryzujących się dobrymi właściwościami mechanicznymi. W pracy pokazano wpływ wielkości ziarna WC na podstawowe właściwości spieków, takie jak twardość, gęstość i mikrostruktura, wykonanych metodą impulsowo-plazmowego spiekania. Do przeprowadzenia procesów spiekania wykorzystano mieszankę proszków węglika wolframu z kobaltem o gradacji ziaren (cząstek pierwotnych) WC < 1 μm i 400 nm, oznaczonej przez producenta.

EN

Cemented carbides are one of the most commonly used tool materials. They are characterized by high hardness and good cutting properties. Traditionally, carbides are produced in furnaces with induction or resistance heating in processes lasting several hours. This method is time and energy consuming. That is why research is constantly ongoing on modern and improved sintering methods. One of them is the SPS (spark plasma sintering) method. It allows us to quickly obtain solid materials with good mechanical properties. The paper presents the influence of WC grain size on the basic sintered properties, such as hardness, density and microstructure, made by pulse-plasma sintering. A mixture of tungsten carbide and cobalt powders with a gradation of WC grains (primary particles) <1 μm and 400 nm, determined by the manufacturer, was used for sintering processes.

2

The evaluation of wear of tungsten carbide dental bur

Lisiecka B.

Production Engineering Archives

|

2018

|

Vol. 19

6--9

EN

Due to its durability, tungsten carbide has long been used as a material to produce dental burs. WC–Co burs are designed for smooth, efficient cutting and extended life. Dental burs are available in different sizes and shapes, for example round burs, pear and cylinder-shaped, egg-shaped, as well as there are various tapered ones, which enable an individual selection of the drill for the right treatment. Carbides can be used for standard crowns and bridges, for extensive surgical procedures and they should minimize damage to the existing teeth. The design of WC-Co dental bur reduces a patient’s discomfort because of the operating time and the fact that its liquidity is preserved. The head of the bur (the cutting edge) delivers optimum concentricity and strength. The shank is made from stainless steel allowing a bur to be autoclaved multiple times without the risk of corrosion. The main purpose of this study was to evaluate the wear of a tungsten carbide dental bur. The results of stereoscopy microscope and SEM/EDS analysis are presented.

3

Effect of TaC–NbC additive on durability of WC–Co cutting edges

Siwak P., Garbiec D., Peta K.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 4

153--157

EN

The paper presents the results of studies on the influence of the addition of TaC–NbC on WC–5Co cemented carbides produced by pulse plasma sintering, and their effect on the hardness of cutting inserts and durability of cutting edges made from WC–5Co and WC–5Co–xTaC–NbC (x = 0.5, 2.5, 4.5) cemented carbides. The Vickers hardness was measured according to the PN–EN 23878:1996 standard and the durability was measured during machining using a conventional lathe where the shaft (counter-specimen) was made from 1.4541 stainless steel. The obtained results clearly show the positive effect of the addition of TaC–NbC on the hardness of cutting inserts and durability of cutting edges. The hardness increased by 5% for the WC–5Co–2.5TaC–NbC insert in comparison to pure the WC–5Co insert. The durability of the cutting edges also increased by 20% for the WC–5Co–2.5TaC–NbC insert.

PL

Węgliki spiekane są powszechnie stosowane do produkcji ostrzy skrawających oraz różnych elementów części maszyn. Jak wiadomo, podczas spiekania ziarna węglika wolframu (WC) ulegają rozrostowi, co jest zjawiskiem niepożądanym. W przypadku węglików spiekanych rozrost ziaren WC można skutecznie ograniczyć przez wprowadzenie do mikrostruktury m.in. węglika chromu (Cr3C2), węglika tantalu (TaC), węglika niobu (NbC), węglika wanadu (VC) czy węglika tytanu (TiC). Węgliki te pełnią funkcję inhibitorów wzrostu ziaren WC. Ponadto zastosowanie zaawansowanych metod metalurgii proszków, do których zalicza się metodę spiekania impulsowo- plazmowego (PPS), także przyczynia się do ograniczenia rozrostu ziaren m.in. ze względu na niższą temperaturę i krótszy czas spiekania. Metoda PPS należy do nowoczesnych metod spiekania wspomaganego polem elektrycznym (FAST). W ramach prezentowanej pracy dokonano analizy wpływu dodatku TaC–NbC w ilości 0,5; 2,5 i 4,5% mas., na twardość płytek oraz trwałość ostrzy skrawających z węglików spiekanych WC–5Co wytworzonych za pomocą metody PPS.

4

WC-Co coatings and sinters modified with nano-sized tic microstructure – quantitative evaluation

Myalska H., Dybowski B., Moskal G.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2017

|

Vol. 11, no 1

220--231

EN

The different concepts of WC-Co thermally sprayed coatings improvement may be considered and the application of nanoparticles, as the mechanical strengthening addition, is one of them. Nanostructured WC-Co coatings are characterized by higher hardness than the coatings formed from micrometric WC grains; whereas coatings with bimodal distribution of particles reveal greater wear resistance than the coatings obtained exclusively from nano-sized powders. Mixed effect of the matrix reinforcement by nanoparticles and strong fix of the micron-sized WC grains was proposed as a possible reason for enhanced wear resistance of bimodal coatings. In order to obtain a bimodal distribution of particles in the material standard WC-Co (83-17) powder was mixed with nanometric TiC powder (40–100 nm). The amount of TiC in powder mixtures was in the range from 1 to 7 wt.%. The mixtures were deposited on steel substrate using HVAF method and also hot pressed in vacuum. The microstructure of obtained coatings and sinters was quantitatively evaluated. Sinters revealed more homogenous distribution of the nano-sized TiC particles than the coatings. The addition of nano-sized TiC in the case of coatings has led to the decrease of its porosity. The agglomeration of nano-sized TiC particles in the coatings results in the decrease of material’s hardness.

5

Effect of Coarse-To-Fine WC Grain Ratio on Mechanical Properties and Abrasive Wear of WC-8Co Cemented Carbides

Yung D.L., Antonov M., Hussainova I., Veinthal R., Hogmark S.

Tribologia

|

2016

|

nr 1

103--115

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu ilości drobnoziarnistego węglika wolframu na wzmocnienie metalicznego spoiwa kobaltowego (Co) w węgliku spiekanym WC-8Co. Celem badań jest znalezienie optymalnego udziału węglika gruboziarnistego do drobnoziarnistego dla uzyskania poprawy właściwości mechanicznych i charakterystyk zużyciowych. Dla wszystkich próbek zastosowano jednakowy udział spoiwa, by zbadać jedynie wpływ udziału grubo- do drobnoziarnistego węglika w spieku. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że dla proporcji 8:1 udziału węglika grubo- do drobnoziarnistego uzyskuje się najkorzystniejsze cechy użytkowe, tj.: twardość, udarność i odporność na pękanie. Ponadto poprzez dodanie do kompozytu inhibitorów wzrostu, np. węglika wanadu (VC) lub węglika chromu (Cr3C2), zwiększa się odporność na zużycie ścierne w stosunku do kompozytów bez dodatku inhibitorów.

EN

This study performs a comprehensive analysis concerning the amount of fine tungsten carbide (WC) grains needed for the appropriate reinforcement of the cobalt (Co) metallic binder in WC-8Co cemented carbides. The goal is to investigate the balance of coarse-to-fine grain distribution to achieve overall improvement of the material’s mechanical and wear properties. All Samales possessed the same WC-8Co binder content, therefore, allowing the role of grain size distribution to be tested. It was found that a ratio of 8:1 wt% of coarse to ultrafine grain WC yielded an appropriate balance between material hardness, fracture toughness, and rupture strength. Upon adding grain growth inhibitors vanadium carbide (VC) and chromium carbide (Cr3C2), the overall wear resistance is further improved compared to undoped composites when Samales are tested under abrasive wear conditions.

6

The effect of heating rate and sintering time on properties of WC-6Co nanocrystalline composites produced by spark plasma sintering

Garbiec D., Siwak P., Jakubowicz J.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 1

48--53

EN

For the production of composite materials WC-6Co, the spark plasma sintering method was used. As a result of rapid heating and a short sintering time, materials were obtained with a density close to the theoretical value. The resulting sintered materials were measured for density and hardness. The values of the critical stress intensity factor KIc and modulus of elasticity were set. SEM and AFM observations were carried out. On the basis of X-ray diffractometers analyses, the size of WC and Co crystallites were estimated, whose sizes are less than 50 nm. It was shown that the rate of heating to the sintering temperature significantly affects the sintered microstructure and consequently their mechanical properties. All the sinters are characterized by a KIc above 11.5 MPa·m1/2. The hardest of the obtained materials (1842 HV30) was sintered at a heating rate of 600°C/min for 5 min.

PL

Do wytworzenia materiałów kompozytowych WC-6Co zastosowano metodę iskrowego spiekania plazmowego. W wyniku szybkiego nagrzewania i krótkiego czasu spiekania uzyskano materiały o gęstości zbliżonej do teoretycznej. Wytworzone spieki poddano pomiarom gęstości i twardości. Wyznaczono wartość krytycznego współczynnika intensywności naprężeń KIc oraz modułu sprężystości. Przeprowadzono obserwacje SEM i AFM. Na podstawie dyfraktometrów rentgenowskich oszacowano wielkość krystalitów WC i Co, których wielkość wynosi poniżej 50 nm. Wykazano, iż szybkość nagrzewania do temperatury spiekania wpływa w istotny sposób na mikrostrukturę spieków, a w konsekwencji na ich właściwości mechaniczne. Wszystkie spieki charakteryzują się KIc powyżej 11,5 MPa·m1/2. Najtwardszy z uzyskanych materiałów (1842 HV30) spiekany był z szybkością nagrzewania 600°C/min w czasie 5 min.

7

High Purity Tungsten Spherical Particle Preparation From WC-Co Spent Hard Scrap

Han C., Na H., Choi H., Kim Y.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1507--1509

EN

Tungsten carbide-cobalt hard metal scrap was recycled to obtain high purity spherical tungsten powder by a combined hydrometallurgy and physical metallurgy pathway. Selective leaching of tungsten element from hard metal scrap occurs at solid / liquid interface and therefore enlargement of effective surface area is advantageous. Linear oxidation behavior of Tungsten carbide-cobalt and the oxidized scrap is friable to be pulverized by milling process. In this regard, isothermally oxidized Tungsten carbide-cobalt hard metal scrap was mechanically broken into particles and then tungsten trioxide particle was recovered by hydrometallurgical method. Recovered tungsten trioxide was reduced to tungsten particle in a hydrogen environment. After that, tungsten particle was melted and solidified to make a spherical one by RF (Ratio Frequency) thermal plasma process. Well spherical tungsten micro-particle was successfully obtained from spent scrap. In addition to the morphological change, thermal plasma process showed an advantage for the purification of feedstock particle.

8

Trwałość ostrzy skrawających z kompozytów diament/WCCo w obróbce skrawaniem płyty MDF

Wachowicz J., Michalski A.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 1

10--13

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań trwałości ostrzy skrawających wykonanych z kompozytu o osnowie WC6%Co, zawierającego 30% obj. rozproszonych cząstek diamentu o gradacji 8-10 µm lub 16-20 µm. Kompozyty spiekano w urządzeniu PPS (ang. pulse plasma sintering), opracowanym na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, w temperaturze 1050 °C, w czasie 5 min i przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 100 MPa i 120 MPa, w zależności od wielkości cząstek diamentu. Otrzymane spieki posiadały gęstość zbliżoną do teoretycznej (powyżej 99% GT) oraz twardość HK1 na poziomie ok. 2000. Badania trwałości, w procesie skrawania materiału MDF o gęstości 720-750 kg/m3, wykazały ponad ośmiokrotny wzrost trwałości ostrzy wykonanych z kompozytu WC6%Co z diamentem 16-20 µm w porównaniu do ostrzy wykonanych z handlowego węglika spiekanego HM.

EN

The paper presents the results of durability tests of cutting blades made of composites containing WC6%Co and 30 vol.% of diamond particles of 8-10 µm or 16-20 µm in size. The composites were sintered by using the PPS method (Pulse Plasma Sintering), which has been developed at the Faculty of Materials Science and Engineering at the Warsaw University of Technology. The sintering process was conducted for 10 minutes at a temperature of 1050 °C under a pressure of 100 MPa or 120 MPa, depending on the size of diamond particles. The composites had a density close to the theoretical one (more than 99% TD) and a hardness HK1 of 2000. Cutting tests were carried out on MDF with a density of 720-750 kg/m3. Blades of composite material: WC6%Co with the 16-20 µm diamond showed the lifetime more than eight times longer when compared to the HM cemented carbide blades.