Исследование смачивания карбида вольфрама кобальтовыми расплавами (Co, W, C) различного состава

Функциональные градиентные твёрдые сплавы (ФГМТС) являются объектом интенсивных исследований в последние несколько лет. Ожидается, что получения сплавов со слоями, содержащими различное количество кобальта, приведет к исключительно высокой комбинации твердости и прочности разрушения по сравнению с обычными твердыми сплавами WC-Co, не имеющими градиента состава от поверхности к центру изделия. Один из подходов к получению ФГМТС заключается в формировании переменного по химическому составу порошкового брикета и его последующего жидкофазного спекания. Из-за наличия градиента химического состава в образце состав формирующейся в процессе спекания жидкой фазы (Co, W, C) также будет переменен, что может повлиять на величину краевого угла смачивания «расплав (Co, W, C) - WC».

Целью данной работы являлось исследование смачивания карбида вольфрама кобальтовыми расплавами (Co,W,C) различного состава.

Модельные кобальтовые сплавы получались расплавлением при температуре 1500°С в алундовых тиглях исходных порошков (WC, Co, W, C), в условиях вакуума с последующим литьем. Методом ДСК, обнаружено, что в зависимости от состава сплава температура начала плавления находится в интервале 1310–1350 ºC.

Процесс растекания модельных сплавов по подложке из WC был отснят в с применением высокоскоростной камеры PhantomMiroM310. Покадровый анализ видео, позволил сделать вывод, что расплавы с недостатком углерода обладают лучшей смачиваемостью WC, чем насыщенные по W и С кобальтовые расплавы. Методом РЭМ проведен анализ микроструктуры модельных сплавов после растекания по подложке из WC.

Работа выполнена в рамках Программы повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС» среди ведущих мировых научно-образовательных центров на 2013–2020 гг. (проект № К2-2014-012).

Научный руководитель – к.т.н. Зайцев А.А.