Особенности растекания кобальтовых расплавов (Co,W,C) по компактному карбиду вольфрама

В 60-е годы прошлого века экспериментально было установлено, что краевой угол смачивания между чистым кобальтом и карбидом вольфрама близок к 0°, то есть в системе наблюдается идеальное смачивание. При спекании твердых сплавов до температуры 1300 °С происходит твердофазная диффузия карбида вольфрама в кобальт, а к моменту появления жидкой фазы в системе WC – Co происходит растекание расплава (Co,W,C), состав которого может варьироваться в широких пределах.  Поэтому, целью данной работы являлось исследование процесса растекания кобальтовых сплавов (Co,W,C) по компактному карбиду вольфрама.

Модельные сплавы (Co,W,C) были получены нагревом до температуры 1450˚С в вакууме смеси порошков Co, W и C с содержанием кобальта 65 % масс. и  соотношением С/W от 0,05 до 0,13. Компактный карбид вольфрама получен горячим прессованием порошка DN 5,0 (H.C. Starck) при давлении 60 МПа и температуре 2000°С на установке DSP‑515 SA с последующим проведением ГИП в атмосфере аргона при давлении 200 МПа и температуре Т = 1500°С, что обеспечило пористость материала на уровне 2-3 %. Из модельных сплавов были вырезаны цилиндрические образцы, которые затем помещались на подложки компактного карбида вольфрама. Процесс растекания модельных сплавов (Co,W,C) по подложке был записан высокоскоростной камерой Phantom Miro M310 в режиме съемки 10000 кадров в секунду. Структура модельных сплавов (Co,W,C) после растекания, краевые углы смачивания были изучены с применением оптической и электронной микроскопии.

По результатам исследований установлено, что краевой угол смачивания карбида вольфрама сплавами (Co,W,C) сильно зависит от их состава. Для сплавов, находящихся в трехфазной области Co+η+WC (обезуглероженные сплавы), краевой угол смачивания составляет до 1 °, для сплавов, находящихся в трехфазной области Co+WC+C (сплавы с избытком углерода), краевой угол смачивания составляет 10-15°.