Ze wzgl?du na wysok? twardo?? i odporno?? na zu?ycie, w?glik wolframu  jest szeroko stosowany jako ró?norodne materia?y narz?dziowe do obróbki, zwane ?z?bami przemys?owymi”. W?ród nich WC Co w?glik wolframu  to najwi?ksza produkcja i zu?ycie w?glik wolframu  materia?y. Po dziesi?cioleciach rozwoju, w in?ynierii aplikacji w?glik wolframu , twardo?? i odporno?? na zu?ycie mog? zasadniczo spe?nia? wymagania dotycz?ce wydajno?ci us?ugi, podczas gdy wytrzyma?o?? na p?kanie i udarno?? s? w?skim gard?em w rozszerzeniu zastosowania w?glik wolframu , szczególnie w aplikacjach wysokiej klasy. Przez d?ugi czas brak jest systematycznego zrozumienia mechanizmu wzmacniania i hartowania w?glik wolframu , który jest rodzajem dwufazowego kompozytu metalowo-ceramicznego i wielofazowego materia?u kompozytowego z dodatkami. Zwi?zek mi?dzy sk?adnikiem wielosk?adnikowym, struktur?, zachowaniem mechanicznym i kompleksow? wydajno?ci? tego rodzaju materia?u wymaga dalszych badań.

1.problem naukowyems

Obecnie wspólne podstawowe problemy badawcze w dziedzinie badań naukowych w dziedzinie w?glik wolframu  z aplikacji in?ynierskiej mo?na podsumowa? w nast?puj?cy sposób:

w przemys?owym wytwarzaniu najdrobniejszych i nanokrystalicznych w?glik wolframu , wzrost ziarna nale?y kontrolowa? poprzez dodanie inhibitorów wzrostu ziarna. Jednak inhibitory zwykle maj? niekorzystny wp?yw na wytrzyma?o?? i wytrzyma?o?? w?glik wolframu . Konieczne jest pe?ne zrozumienie czynników kontroli stabilno?ci mikrostruktury pochodz?cej od inhibitora oraz wp?ywu na mikrostruktur? i w?a?ciwo?ci mechaniczne w?glik wolframu .

Wraz ze spadkiem wielko?ci ziarna fazy twardej poni?ej skali submikronowej interfejs wewn?trzny stopniowo staje si? g?ównym czynnikiem wp?ywaj?cym na wytrzyma?o?? i wytrzyma?o?? w?glik wolframu . Jednak czynniki, które mog? ustabilizowa? granice WC / CO i WC / WC oraz mechanizm stabilizacji nie s? dobrze poznane, a mechanizm tworzenia i ewolucji interfejsu niskoenergetycznego nie jest dobrze poznany.

Poprzez badanie zachowania mechanicznego i mikromechanizmu w?glik wolframu  w temperaturze pokojowej i w wysokiej temperaturze mo?na pog??bi? zrozumienie mechanizmu wzmacniaj?cego i hartuj?cego w procesie serwisowym, aby ukierunkowa? projektowanie i przygotowanie wysokowydajnych w?glik wolframu . W chwili obecnej brak jest systematycznego zrozumienia mechanizmu mikro deformacji, ?ród?a plastyczno?ci i mechanicznego zachowania w wysokiej temperaturze w?glik wolframu .

2.Post?p badawczy

Zespó? profesora Song Xiaoyana z Politechniki w Pekinie przeprowadzi? seri? podstawowych badań dotycz?cych praktycznych problemów w in?ynierskim zastosowaniu w?glik wolframu . W 2013 r. Zespó? badawczy po raz pierwszy przygotowa? nanokrystaliczny w?glik wolframu  blokuje materia?y o wysokiej g?sto?ci i jednolitej strukturze, które maj? zarówno wysok? twardo??, jak i wysok? wytrzyma?o??, i przedstawia spójn? teori? hartowania spójnego nanokrystalicznego dwufazowego w?glik wolframu  (ACTA mater. 2013, 61, 2154-2162), co zosta?o w pe?ni zweryfikowane w eksperymentach mechanicznych in-situ (mater. Res. lett. 2017, 5, 55-60). Ostatnio, ??cz?c modelowanie teoretyczne z projektowaniem eksperymentalnym, grupa badawcza dog??bnie zbada?a ró?ne ?struktury interfejsów”, które mog? si? pojawi? w?glik wolframu  materia?y i znaleziono kilka rodzajów struktur po?rednich o grubo?ci 2-6 warstw atomowych, czynniki wp?ywaj?ce, podej?cia stabilizacyjne i mikro mechanizmy. W oparciu o optymalizacj? dodatków i precyzyjne dostosowanie sk?adu realizowana jest dok?adna kontrola stabilno?ci struktury interfejsu. Zaproponowano mechanizm przeciwcz?steczkowego p?kania materia?ów dopasowuj?cych interfejs fazowy z ró?nymi elementami, takimi jak V, Cr, Ti, Ta i Nb. Ponadto wp?yw stabilno?ci struktury powierzchni styku i anizotropii energii powierzchniowej na tworzenie i ewolucj? ∑ 2 i ∑ 13A na granicach niskiej energii uzyskano poprzez optymalizacj? inhibitorów wzrostu ziarna i kontrolowanie temperatury zag?szczania spiekania. W zwi?zku z tym mo?na kontrolowa? problem przygotowania, polegaj?cy na zwi?kszeniu stosunku granicy faz koherentnych WC / CO do rozk?adu granicy niskoenergetycznej granicy ziarna WC / WC w w?glik wolframu  jest rozwi?zane. Odpowiednie osi?gni?cia by?y sukcesywnie publikowane w Acta Mater. 2018, 149, 164-178 i Acta mater. 2019, 175, 171-181 w tytule ?cery w WC Co” w?glik wolframu s” i ?niskoenergetyczne granice ziaren w WC Co w?glik wolframu S". Kieruj?c si? badaniami podstawowymi, grupa badawcza i przedsi?biorstwo wspó?pracowa?y w celu przygotowania ultrawysokiej wytrzyma?o?ci i wysokiej wytrzyma?o?ci w?glik wolframu  pr?ty o ?redniej wytrzyma?o?ci na p?kanie poprzeczne wi?kszej ni? 5200mpa i odporno?ci na p?kanie wi?kszej ni? 13,0mpa · M1 / 2. Warto?? wytrzyma?o?ci na p?kanie jest najwy?szym wska?nikiem wydajno?ci wytrzyma?o?ci na p?kanie w?ród podobnych w?glik wolframu  zg?oszone na ?wiecie.

Ponadto grupa badawcza przeprowadzi?a wiele badań dotycz?cych zwi?zku mi?dzy mikrostruktur?, zachowaniem mechanicznym i kompleksowymi w?a?ciwo?ciami w?glika wolframu. W aspekcie eksperymentu ewolucja mikrostruktury w?glika wolframu pod obci??eniem zewn?trznym, zw?aszcza prawo przemieszczania si? zwar? i przemieszczania stosu, zosta?o zrealizowane za pomoc? eksperymentu mechanicznego in situ.

Za pomoc? dok?adnej charakterystyki struktury i analizy krystalograficznej zaproponowano mechanizm interakcji wad krystalicznych fazy twardej i fazy ci?gliwej w wysokiej wytrzyma?o?ci i wytrzyma?o?ci w?glika wolframu oraz ujawniono mechanizm jego dzia?ania na opó?nianie zarodkowania p?kni?? i powstrzymywanie wzrostu p?kni??. W szczególno?ci, bior?c pod uwag? zachowanie odkszta?calne w?glika wolframu, proponuje si?, aby g?ówny system po?lizgu fazy WC móg? spowodowa? przemieszczenie pr?ta ?ciskaj?cego w temperaturze pokojowej, podczas gdy aktywacja nowego systemu po?lizgu w wysokiej temperaturze mo?e zapewni? wk?ad z tworzywa sztucznego, który ilo?ciowo ujawnia zwi?zek mi?dzy odkszta?ceniem plastycznym w?glika wolframu a ruchem systemu po?lizgu i przemieszczenia, a tak?e zasad? zmiany wraz z temperatur?. W aspekcie obliczeń symulacyjnych badano zachowanie mechaniczne bikrystalicznego i polikrystalicznego w?glika wolframu w temperaturze pokojowej i wysokiej temperaturze metod? dynamiki molekularnej, a mikromechanizm wp?ywu granicy ziaren, granicy faz, defektów wewn?trzkrystalicznych i wielko?ci ziaren na deformacja i p?kanie w?glika wolframu zosta?y wyja?nione w skali atomowej. W skali elektronicznej g?sto?? elektronowa stanu i forma spajania WC s? obliczane i analizowane zgodnie z pierwsz? zasad?, a mikro mechanizm o wysokiej twardo?ci WC jest wyja?niony.

Proponuje si?, ?e modu? spr??ysto?ci i twardo?? WC mo?na dodatkowo poprawi? za pomoc? mikrosta?ego roztworu elementów metalowych o wysokiej funkcji pracy, a nast?pnie w eksperymencie z powodzeniem zsyntetyzowano materia? sypki WC o niezwi?zanej fazie o wy?szej twardo?ci. W 2019 roku powy?szy post?p badań zosta? opublikowany w trzech kolejnych artyku?ach w mi?dzynarodowym, znanym czasopi?mie crystal Journal: Acta crystal. 2019, B75, 134-142 (pierwszym autorem jest Fang Jing, student studiów magisterskich); Kryszta? Akty. 2019, B75, 994-1002 (pierwszym autorem jest dr LV Hao); Kryszta? Akty. 2019, B75, 1014-1023 (pierwszym autorem jest Hu Huaxin, doktorant). W skali mezo i makro opracowano model elementów skończonych oparty na rzeczywistej trójwymiarowej strukturze w?glika wolframu. Badano niejednorodn? reakcj? na odkszta?cenie i zachowanie odkszta?cenia plastycznego w?glika wolframu pod wp?ywem interakcji przygotowanego szcz?tkowego napr??enia termicznego i napr??enia zewn?trznego w procesie ?o?yskowania. Ujawniono zwi?zek pomi?dzy zachowaniem si? odkszta?ceń mikrostruktury i odporno?ci? na p?kanie. Osi?gni?cie to zosta?o opublikowane w int. J. plastyczno??, 2019, 121, 312-323 (pierwszym autorem jest dr Li Yanan).

Rysunek 1. Struktura interfejsu i charakterystyka ewolucji granicy faz WC / CO utworzonej przez dodanie VC i Cr3C2

Ryc. 2. Wp?yw dodatków, anizotropii temperatury i energii powierzchniowej na powstawanie i ewolucj? niskoenergetycznych granic ziaren w w?gliku wolframu

Ryc. 3. Wp?yw rotacji ziarna WC na odkszta?cenie mikroplastyczne w nanokrystalicznym w?gliku wolframu

Ryc. 4. Mikrostruktura i w?a?ciwo?ci mechaniczne nowego rodzaju materia?u WC o wysokiej twardo?ci z faz? niezwi?zan?

Ryc. 5. Typowe reakcje zwichni?cia (w tym rozk?ad zwichni?cia, tworzenie si? zwar? pr?ta ?ciskaj?cego itp.) Na p?aszczy?nie podstawy WC i g?ównej p?aszczy?nie po?lizgu na cylindrze

Ryc. 6. Wp?yw niejednorodnej reakcji odkszta?cenia na zachowanie si? w?glika wolframu podczas p?kania podczas ?ciskania