Твердые сплавы

Раздел: Учебники

При изготовлении этих карбидов лучше всего исходить из соответствующих окислов (для получения чистых препаратов — из чистых отходов металлов, металлических порошков или гидридов металлов), которые карбидизируют с сажей при температурах, составляющих 50—75% температуры плавления карбидов. Достижение теоретического содержания углерода, особенно у карбида ванадия, сопряжено с такими же трудностями, как и для карбида титана.

Существуют шесть способов получения сложных карбидов путем взаимодействия окислов, металлов и карбидов

Способы производственного получения сложных карбидов

Способ 1. Взаимодействие окислов с окислами + С.

Например Zr02—Ti02, WO3—ТЮ2—Ta2Os, Mo03—Ti02, V205-Ti02, W03-Ti02, W03— Hf02.

Способ 2. Взаимодействие окислов с металлами+С. Например Ti02—W, НЮ2—W-

Способ 3. Взаимодействие окислов с карбидами+С. Например Мо03—TiC, Ti02—WC.

Способ 4. Взаимодействие металлов с металлами + С.

Например Mo—W, Ti—Zr, W—Та, Та—Nb.

Способ 5. Взаимодействие металлов с карбидами+С.

Например W—TiC, Mo—TiC, ТаС—VC, Cr— TiC.

Способ 6. Взаимодействие карбидов с карбидами.

Способ позволяет получить все двух- или многокомпонентные сложные карбиды. Например WC—TiC, WC—TiC—ТаС, VC— TiC, Mo2C—TiC, TiC—Cr3C2, HfC—WC.

Наиболее часто применяемыми являются способы 1 н 6. Здесь не рассматриваются методы плавления, электролиза, осаждения из газовой фазы и выделения из ферросплавов и расплавов металлов, так как они подробно изложены в книге «Твердые материалы».

Получение сложных карбидов карбидизацией смесей окислов (способ 1) позволяет значительно (на 300— 500°С) снизить температуру образования твердых растворов. Этот метод успешно применяют при получении безвольфрамовых твердых сплавов, например сплавов МоС—TiC и VC—TiC. Балльхаузен с успехом применял этот способ для изготовления твердых сплавов WC—TiC. По способу 6 (образование твердых растворов совместным прокаливанием готовых карбидов) получают продукты, наиболее однозначные по составу. При этом образование твердых растворов и «самоочищение» от свободного углерода, кислорода и азота проходит наиболее успешно, если для облегчения диффузии добавить 0,3—0,5% кобальта.

Менее распространенные способы 2 и 3 (введение одного компонента в виде окисла, а другого в виде металла или карбида) известны как методы Кникка. И в этом случае стремятся снизить температуру карби- дизации карбида титана с 2100—2300 до 1700° С.

Способ 3 позволяет удалить избыточный свободный графит из высокоуглеродистого карбида титана путем добавки окислов, так же как способ 5 — путем добавки металлов.

Способ 4 (карбидизация порошкообразных смесей металлов) в настоящее время применяют лишь в случае тантала и ниобия; однако этот способ может приобрести большее значение при снижении стоимости порошков титана и циркония, что возможно в ближайшем будущем благодаря интенсивному развитию металлургии титана и циркония.

Для облегчения диффузии исходных материалов и промежуточных продуктов (помимо добавки кобальта или его соединений) необходим очень интенсивный размол; целесообразно применять мокрый размол компонентов. Большей частью для этого пользуются мельницами-смесителями, шаровыми и вибрационными мельницами. Твердые растворы получают в тех же печах, что и карбиды. Продолжительность прокаливания при образовании твердых растворов составляет от 2 до 4 ч в зависимости от окончания самоочищения карбидов, на что указывает прекращение выделения окиси углерода. Твердые растворы карбидов спекаются обычно прочнее чистых карбидов. Получение тонкого порошка аналогично получению порошка карбида титана.

Довольно трудно определить точный состав сложных карбидов по углероду. Если твердый раствор является готовым продуктом, то содержание свободного углерода должно быть менее 0,2%. Если же твердый раствор используют в качестве основного порошка, в который примешивают затем другие карбиды, например WC, допускается значительно более высокое содержание свободного углерода, например 0,5—1%.