Смешивание УДП карбидов вольфрама и тантала с шихтой твёрдого сплава из порошков "обычной" крупности

Непосредственное введение небольших количеств УДП карбидов вольфрама и тантала в шихту твёрдого сплава становится возможным при использовании тех-нологии ультразвукового смешивания в поле высокой интенсивности.

Добавление небольших количеств порошков в шихту, само по себе являющейся достаточно сложной проблемой , так как требует лигатурного смешивания малыми порциями, которая усугубляется при введении в смеси ультрадисперсных порошков, сами по себе очень плохо перемешивающимися не только между собою, но и тем более, с порошками на порядок более крупными. Например, при необходимости смешать УДП карбида вольфрама с размером частиц 50 – 100 км с шихтой твёрдого сплава ВК8ВК со средним размером частиц до 5 мкм, приходится проводить трёхкратное лигатурное смешивание, каждое из которых имеет длительность десятки часов. Общее время смешивания достигает 15 – 20 суток без какой-либо гарантии равномерности смешивания. Известные технологии ультразвукового перемешивания не могут дать желаемого результата, также требуют ступенчатого смешивания, хотя и позволяют несколько снизить общее время смешивания до 9 – 10 суток [1].

Как выявили наши опыты интенсивность смешивания при переходе к мелким и особомелким, ультрадисперсным частицам напрямую зависит от размеров частиц. Не последнюю роль играет и конфигурация ядра кавитации, которое надо сформировать в процессе смешивания. При подборе соответствующей напряжёности ультразвукового поля процесс смешивания протекает весьма интенсивно и завершается в течение нескольких минут уже при однократном замесе. Для проведения экспериментов была собрана опытная установка, схема которой показана на рисунке 1.

В высокий сосуд из стекла насыпали, не перемешивая, отмеренное количество порошка товарной смеси ВК8ВК (в опыте – 1 кг), УДП карби-да вольфрама или тантала (в опыте – 10 г) и добавляли растворитель и пластификатор. В сосуд вводили УЗВ-излучатель с бегущей волной. Раз-меры сосуда, излучателя и количества смеси согласовывались путём предварительного расчёта параметров для достижения уверенного фор-мирования кавитационного объёма не менее 2 – 3 см3 при заданной ин-тенсивности излучения.

Качество смешивания оценивалось по однородности микроструктуры спечённого твёрдого сплава. При недостаточной однородности в сплаве обнаруживаются скопления зёрен размером 0,5 – 0,8 мкм, области иголь-чатой структуры и зоны повышенной пористости, характерные для пере-насыщенных УДП объёмов [2]. При использвании ультразвукового сме-шивания никких скоплений мелких частиц, пор или игольчаых структур не обнаруживается, при этом структура сплава выравнивается – исчезают, очвидно, разрушаясь, крупные зёрна размеров 5 – 8 мкм, всегда присутст-вующие в сплаве в количестве 1–5%.

Смешивание в интенсивном ультразвуковом поле позволяет решить задачу равномерного смешивания частиц разного размера от 50 нм до 5 мкм, причём уже в процессе однократного замешивания, за время 10 - 20 минут.

Список литературы:

1. Абрамов О.В., Хорбенко И.Г., Швегла Ш. Ультразвуковая обработка материалов /под ред. О.В.Абрамова. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с., ил.
2. Борисенко Н.И., Пушкин В.В., Молдавер В.А. Опыт применения наноразмерных порошков в технологии твёрдых сплавов. Труды VI Всероссийской (международной) конференции "Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем" 19-23.08.02. Томск, Россия

Поделиться с друзьями: