Ng??i ta ??u bi?t r?ng có hai ch? s? hi?u su?t quan tr?ng ??i v?i h?p kim kim lo?i c?ng: ?? c?ng và ?? b?n. Hai y?u t? này th??ng khó can b?ng, gi?ng nh? m?t cái b?p bênh. Tuy nhiên, vi?c b? sung rheni vào h?p kim ch?u nhi?t ?? cao có th? t?ng c??ng ?áng k? ?? d?o dai và kh? n?ng ch?ng bi?n d?ng ? nhi?t ?? cao c?a v?t li?u, bao g?m h?p kim ch?u nhi?t ?? cao g?c s?t, g?c niken và g?c coban.

??c ?i?m c?a hyper carbide

V?t li?u siêu cacbua, ???c ch? t?o trên n?n t?ng h?p kim kim lo?i c?ng nói chung, k?t h?p m?t ho?c nhi?u thành ph?n kim lo?i ch?u nhi?t ?? cao t? h?p kim siêu c?ng, ch?ng h?n nh? rheni, rutheni, osmi, molypden, vanadi, tantali, niobi, v.v. S? bi?n ??i này mang l?i các ??c tính ??c bi?t bao g?m ?? b?n, ?? c?ng và kh? n?ng ch?u nhi?t cao h?n so v?i các h?p kim kim lo?i c?ng th?ng th??ng.

M?t hi?u ?ng ??c bi?t ?áng chú y ???c quan sát th?y khi m?t l??ng nh? rheni ???c ??a vào h?p kim kim lo?i c?ng. S? b? sung này làm t?ng c??ng và c?i thi?n ?áng k? các tính ch?t v?t ly c?a v?t li?u h?p kim kim lo?i c?ng, ??c bi?t là v? ?? c?ng ?? và ?? c?ng c?a h?p kim (m? ?un ?àn h?i). Rheni áp d?ng hi?u ?ng t?ng c??ng dung d?ch r?n cho các kim lo?i pha liên k?t hi?n có (s?t, coban, niken) trong h?p kim kim lo?i c?ng, ??c bi?t là trong l?nh v?c c?t t?c ?? cao và gia c?ng chính xác các v?t li?u khó gia c?ng nh? h?p kim ch?u nhi?t ?? cao g?c niken, thép kh?ng g? ch?u nhi?t, h?p kim titan, h?p kim ??c bi?t lo?i vonfram-molypden-tantalum-niobi-zirconium-hafni. Vi?c s? d?ng các c?ng c? c?t và khu?n chính xác ???c làm t? các v?t li?u siêu cacbua m?i phát tri?n này mang l?i l?i th? v? hi?u su?t chi phí phi th??ng, thay th? các c?ng c? th?ng th??ng theo m?t cách ?áng chú y.

Nguyên ly t?ng c??ng Rhenium trong hi?u su?t cacbua

M?i ng??i ?? nh?n ra r?ng vi?c thêm rheni vào ch?t k?t dính c?a h?p kim kim lo?i c?ng g?c WC có th? nang cao hi?u su?t ch?u nhi?t ?? cao c?a chúng.

Hình 1 m? t? s? ?? pha W-Co-Re-C trong ?i?u ki?n 9wt% Re + 6wt% Co. S? ?? này, d?a trên tài li?u và k?t qu? th?c nghi?m, ???c so sánh v?i s? ?? pha ???c v? l?i c?a WC-Co trong ?i?u ki?n 10wt% Co. Xem xét r?ng m?t ?? c?a Re cao h?n ?áng k? so v?i Co, h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re v?i 9wt% Re và 6wt% Co ch?a t? l? pha ch?t k?t dính g?n nh? gi?ng nhau v? m?t th? tích nh? v?t li?u WC-Co v?i 10wt% Co.

T? Hình 1, có th? th?y r? r?ng bi?u ?? pha W-Co-Re-C khác v?i bi?u ?? pha W-Co-C. Sau ?ay là các ??c ?i?m c?a bi?u ?? pha W-Co-Re-C:

??u tiên, trong s? ?? pha W-Co-Re-C, t?t c? các ?i?m nóng ch?y ??u d?ch chuy?n v? phía nhi?t ?? cao h?n. Do ?ó, so v?i v?t li?u WC-Co truy?n th?ng, h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re ?òi h?i ph?i thiêu k?t ? nhi?t ?? cao h?n.

Th? hai, ??i v?i h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re, vùng hai pha kh?ng có pha η và cacbon t? do d?ch chuy?n nh? v? phía ??u cao h?n ? hàm l??ng cacbon cao h?n. S? d?ch chuy?n này t??ng ??i nh? nh?ng v?n c?n ???c xem xét trong quá trình ch? t?o h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re. C?n l?u y r?ng chi?u r?ng c?a vùng hai pha trong s? ?? pha W-Co-Re-C t??ng t? nh? trong s? ?? pha W-Co-C.

Cu?i cùng, vi?c b? sung rheni vào ch?t k?t dính làm m? r?ng ?áng k? vùng mà tr?ng thái can b?ng c?a pha WC + η + pha l?ng t?n t?i ? nhi?t ?? trên kho?ng 1430°C. ?i?u này ng? y r?ng n?u h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re có hàm l??ng carbon trung bình ??n th?p và hàm l??ng carbon th?p ???c làm ngu?i nhanh t? nhi?t ?? thiêu k?t, chúng có th? ch?a pha η thay vì phan h?y thành h?n h?p WC + Co/Re ?n ??nh v? m?t nhi?t ??ng l?c h?c. Do ?ó, h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re sau khi thiêu k?t ph?i ???c làm ngu?i ? t?c ?? làm ngu?i t??ng ??i th?p ?? ??m b?o phan h?y hoàn toàn pha η.

Hình 2 minh h?a ?i?u này, cho th?y các l? WC-Co-Re có hàm l??ng carbon trung bình ??n th?p ch?a pha η ???c bao b?c sau khi làm ngu?i nhanh, trong khi chúng kh?ng ch?a pha η sau khi làm ngu?i ch?m.

Hình 3 và 4 trình bày các c?u trúc vi m? ?i?n hình c?a h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re h?t trung bình, so v?i các v?t li?u WC-Co truy?n th?ng ???c ch? t?o t? cùng m?t m?c b?t WC. T? Hình 3, r? ràng là c?u trúc vi m? c?a h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re m?n h?n ?áng k? so v?i h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co truy?n th?ng. Do ?ó, rheni ?óng vai trò là ch?t ?c ch? m?nh s? phát tri?n c?a h?t WC, h?n ch? quá trình th? hóa(chǎn) c?a WC. Theo các phát hi?n nghiên c?u, rheni có xu h??ng t?p trung t?i ranh gi?i h?t WC/ch?t k?t dính. Do ?ó, có th? suy ra r?ng vai trò ?c ch? s? phát tri?n c?a h?t WC trong v?t li?u WC-Co-Re t??ng t? nh? tác d?ng ?c ch? c?a các ch?t ?c ch? phát tri?n h?t truy?n th?ng t?i các giao di?n WC-Co.

H?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re d??i micron th??ng ???c s? d?ng trong các thành ph?n nhi?t ?? cao và áp su?t cao, trong ?ó vai trò c?a rheni trong vi?c ?c ch? s? phát tri?n c?a h?t là r?t quan tr?ng. ?i?u này r?t quan tr?ng vì nó lo?i b? nhu c?u ph?i thêm ch?t ?c ch? s? phát tri?n c?a h?t th?ng th??ng vào h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re d??i micron. Hình 4 và 5 m? t? c?u trúc vi m? c?a h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re d??i micron kh?ng có ch?t ?c ch? s? phát tri?n c?a h?t, th? hi?n các h?t m?n và ??ng ??u mà kh?ng có h?t WC ??c bi?t l?n. Nhi?t ?? thiêu k?t cho h?p kim kim lo?i c?ng này là 1520°C, cao h?n ?áng k? so v?i nhi?t ?? thiêu k?t th?ng th??ng ??i v?i h?p kim WC-Co d??i micron.

Hi?u su?t c?a WC-Co-Re siêu cacbua

Nghiên c?u ?? ch? ra r?ng h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re th? hi?n các tính ch?t v?t ly và c? h?c ???c c?i thi?n ?áng k? ? nhi?t ?? cao. Các ???ng cong trong Hình 6 ch? ra r?ng ?? c?ng c?a v?t li?u WC-Co-Re v?n ?n ??nh h?n khi nhi?t ?? gi?m (20-800°C) so v?i h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co truy?n th?ng. Nhi?t ?? ho?t ??ng 300°C và 500°C là ph? bi?n ??i v?i các thành ph?n HPHT (áp su?t cao nhi?t ?? cao). So v?i v?t li?u WC-Co th?ng th??ng, ?? c?ng c?a h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re gi?m g?n hai l?n ? hai nhi?t ?? này. ?? c?ng nhi?t t?ng lên r?t quan tr?ng ??i v?i các c?ng c? s?n xu?t ???c s? d?ng cho h?p kim nhi?t ?? cao g?c niken ho?c các v?t li?u sinh nhi?t khác. Các c?ng c? này yêu c?u các l??i c?t có ?? ?n ??nh nhi?t cao và ?? b?n c? h?c.

Hình 6. S? thay ??i ?? c?ng theo nhi?t ?? khi so sánh cacbua xi m?ng WC-Co-Re d??i micron ch?a 5,5 wt % Co + 3,7 wt % Re v?i cacbua xi m?ng d??i micron truy?n th?ng ch?a 6 wt % Co

Hình 6 minh h?a s? thay ??i ?? c?ng theo nhi?t ?? c?a h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re d??i micron ch?a 5,5 wt% Co + 3,7 wt% Re, so v?i h?p kim kim lo?i c?ng d??i micron truy?n th?ng có 6 wt% Co.

D?a trên ?? c?ng nhi?t cao h?n ?? ?? c?p tr??c ?ó c?a h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re, có th? suy ra r?ng h?p kim kim lo?i c?ng ch?a Re th? hi?n kh? n?ng ch?ng bi?n d?ng ? nhi?t ?? cao ???c c?i thi?n. Trên th?c t?, nh? ???c m? t? trong Hình 7, h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re ??t ???c cùng giá tr? t?c ?? ?ng su?t nén d??i t?i tr?ng cao h?n ?áng k? so v?i v?t li?u WC-Co th?ng th??ng. ?i?u này cho th?y ch?t k?t dính Co-Re th? hi?n hi?u su?t bi?n d?ng ? nhi?t ?? cao ???c c?i thi?n ?áng k?.

Hình 7 minh h?a m?i quan h? gi?a t?c ?? bi?n d?ng và ?ng su?t nén ??i v?i h?p kim kim lo?i c?ng WC-Co-Re và WC-Co ? nhi?t ?? 800°C.