Оптимизация процесса изготовления безвольфрамового твердого сплава путем искрового плазменного спекания порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов сплава ТН20 в спирте

Целью настоящей работы являлась оптимизация условий искрового плазменного спекания порошков, полученных электродиспергированием металлоотходов сплава марки ТН20, для производства беспористых и высокотвердых безвольфрамовых твердых сплавов.
Методы. Диспергируемые металлоотходы ‒ куски сплава марки ТН20 размером 20х20х5 мм. Химический состав в соответствии с ГОСТ 26530–85 следующий: Ni до 15%; Mo до 6%; Nb до 0,1%; TiC остальное. Рабочая жидкость ‒ спирт изопропиловый. Установка для диспергирования металлоотходов ‒ экспериментальная запатентованная. Режимы для диспергирования металлоотходов: 61,5 мкФ (емкость), 130 В (напряжение), на электродах 130 Гц (частота импульсов). Установка для сплавления порошков SPS 25-10 «Thermal Technology». Микроструктуру БВТС изучали на сканирующем электронном микроскопе QUANTA 600 FEG. Оптимизацию условий искрового плазменного сплавления порошков, полученных электродиспергированием металлоотходов сплава марки ТН20, для производства беспористых и высокотвердых безвольфрамовых твердых сплавов осуществляли постановкой факторного эксперимента и методом крутого восхождения Бокса и Уилсона.
Результаты. В соответствии с поставленной целью, направленной на оптимизацию условий искрового плазменного спекания порошков, полученных электродиспергированием металлоотходов сплава марки ТН20, для производства беспористых и высокотвердых безвольфрамовых твердых сплавов, установлена оптимальная твердость равная 95,2 HRA при следующих значениях факторов: температура 1250°С, давление 40 МПа, время выдержки 15 минут.
Заключение. Таким образом, поставленная цель достигнута. Результаты работы могут найти практическое применение при организации ресурсосберегающих и импортозамещающих технологий.

1. Панов В.С. Безвольфрамовые твердые сплавы: аналитический обзор // Материаловедение. 2019. № 10. С. 33-39.

2. Панов В.С., Ниткин Н.М. Безвольфрамовые твердые сплавы // Нанотехнологии: наука и производство. 2017. № 3. С. 65-70.

3. Патрушев А.Ю., Фарафонов Д.П., Серов М.М. Безвольфрамовые твердые сплавы: методы получения, структура и свойства (обзор) // Труды ВИАМ. 2021. № 11(105). С. 66-81.

4. Изменение структурно-фазового состояния и физико-химических свойств безвольфрамовых твердых сплавов TiC-TiNi после различных видов ионно-лучевой обработки / В.В. Акимов, А.М. Бадамшин, С.Н. Несов [и др.] // Омский научный вестник. 2021. № 2(176). С. 5-9.

5. Влияние ионного облучения на морфологию, элементный и химический состав поверхностных слоев безвольфрамовых твердых сплавов / А.М. Бадамшин, С.Н. Несов, В.С. Ковивчак, С.Н. Поворознюк, В.В. Акимов // Письма в Журнал технической физики. 2021. Т. 47, № 15. С. 19-22.

6. Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Материальный баланс процесса электроэрозионного диспергирования отходов безвольфрамовых твердых сплавов марки КНТ16 в воде дистиллированной // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 3. С. 8-19.

7. Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Рентгеноспектральный микроанализ электроэрозионного порошкового материала, полученного в среде этилового спирта из отходов безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 7 (242). С. 33-36.

8. Локтионова О.Г., Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Результаты рентгеновских исследований спеченных образцов, полученных из электроэрозионного порошкового материала сплава КНТ16 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 4. С. 22-34.

9. Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Структура и свойства безвольфрамового твердого сплава на основе карбонитрида титана, спеченного из электроэрозионных порошков, полученных в углеродсодержащей среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. № 4. С. 158-162.

10. Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Сабельников Б.Н. Оценка энергозатрат при получении шихты для производства безвольфрамового твердого сплава электродиспергированием // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11, № 1. С. 21-35.

11. Ageev E.V., Ageeva A.E. Composition, structure and properties of hard-alloy powders obtained by electrodispersion of T5K10 alloy in water // Metallurgist. 2022. Vol. 66, no. 1-2. P. 146- 154.

12. Агеев Е.В., Агеева А. Е. Структура и свойства порошков, полученных в условиях электроэрозионной металлургии отходов твердого сплава Т5К10 в кислород- и углеродсодержащих средах // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. №9 (213). C. 387-392.

13. Параметрические показатели формы частиц электрокорунда, полученного электродиспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е / Е.В. Агеев, А.И. Пыхтин, Е.П. Новиков, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 4. С. 40-53. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-440-53.

14. Исследование влияния среды диспергирования на свойства жаропрочных порошков, полученных из отходов сплава ЖСУ6 / Е.В. Агеев, В.И. Серебровский, В.О. Поданов, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 39-56. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-3-39-56.

15. Dimensional analysis of powders obtained by electroerosive dispersion of heat-resistant nickel alloy ZHS6U in water / E.V. Ageev, A.E. Gvozdev, E.A. Protopopov, V.O. Podanov, A.E. Ageeva // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23, no. 1. P. 197–207.

16. Mathematical optimization of the average particle size of powders obtained by electroerosive dispersion of heatresistant nickel alloy ZHS6U / E.V. Ageev, E.V. Ageeva, A.E. Gvozdev, E.A. Protopopov, V.O. Podanov // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23, no. 3. P. 178–193.

17. Numerical optimization of the charge production process by electrodispersion of T5K10 alloy waste / E.V. Ageev, E.V. Ageeva, A.E. Gvozdev, A.A. Kalinin // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23, no. 1. P. 183–195.

18. Агеев Е.В., Агеева А.Е. Состав, структура и свойства твердосплавных порошков, полученных электродиспергированием сплава Т5К10 в воде // Металлург. 2022. № 2. C. 39-43.

19. Агеев Е.В., Поданов В.О., Агеева А.Е. Оптимизация процесса изготовления жаропрочного никелевого сплава путем искрового плазменного спекания порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов ЖС6У в воде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2023. № 4. C. 170-174.

20. Оптимизация процесса получения порошковых материалов для производства твердосплавного режущего инструмента электродиспергированием металлоотходов сплава ТН20 в воде / Е.В. Агеева, Н.М. Хорьякова, Б.Н. Сабельников, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2024. Т. 28, № 1. С. 27-43. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2024-28-1-27-43. EDN MCAXVN.