Разработка, получение и исследование шихты для производства твердых сплавов на основе карбидов вольфрама в связке с кобальтом

Цель. Разработка, получение и исследование шихты для производства твёрдых сплавов системы W–Co с использованием порошков, полученных методом электроэрозионного диспергирования вторичного сырья вольфрама и кобальта в углеродсодержащей рабочей среде.

Методы. Компоненты электроэрозионной шихты твердого сплава получали методом электроэрозионного диспергирования в углеродсодержащей среде керосина авиационного ТС-1.

Исследование микроструктуры полученных порошковых частиц проводилось с использованием растровой электронной микроскопии. Гранулометрические характеристики шихты определялись при помощи анализатора размеров частиц. Состав элементов в порошке анализировали методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии на базе растрового электронного микроскопа, а фазовый состав устанавливался с помощью рентгеновской дифракции с использованием дифрактометра.

Результаты. Представлены результаты разработки, получения и комплексного исследования порошковой шихты для производства твёрдых сплавов системы W–Co, предназначенных для применения в машиностроении и инструментальном производстве. Приведены результаты исследований морфологии, гранулометрического состава и фазового состояния порошков. Экспериментально установлено, что частицы порошков сферические и эллиптические. Частицы порошка карбида вольфрама W2С имеют размеры от 2,26 мкм до 90,72 мкм со средним объемным диаметром 20,2 мкм и на поверхности содержат углерод, при этом размеры частиц кобальтового порошка распределены в диапазоне от 0,9 до 63,77 мкм, при этом средний объемный диаметр составляет 12,06 мкм.

Заключение. Полученные экспериментальные данные создают научно-практическую основу для разработки принципиально новых твердых сплавов, в состав которых входят порошковые карбид вольфрама и кобальт, полученные из металлоотходов методом электроэрозионного диспергирования. Разработанная шихта характеризуется высокой степенью однородности и может быть использована для последующего прессования и спекания твёрдых сплавов инструментального назначения. Представленные результаты открывают перспективу дальнейшего совершенствования состава и регулирования структуры вновь формируемых сплавов.

1. Фальковский В. А., Панов В. С. Нанои ультрадисперсные твердые сплавы // Цветные металлы. 2007. № 10. С. 85-91. EDN KUAMYX.

2. Термохимическое окисление твердых сплавов / А. Д. Верхотуров, Л. А. Коневцов, П. С. Гордиенко, Е. С. Панин // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2009. № 2(144). С. 93-97. EDN LATADL.

3. Масленков С. Б. Твердые сплавы // Все материалы. 2007. № 1. С. 18-21. EDN JWYGDP.

4. Дворник М. И., Михайленко Е. А. Анализ зависимостей твердости металлокерамических твердых сплавов, полученных жидкофазным и искровым плазменным спеканием наноструктурного и среднезернистого порошков // Упрочняющие технологии и покрытия. 2025. Т. 21, № 11(251). С. 510-516. https://doi.org/10.36652/1813-1336-2025-21-11-510-516. EDN LOLMFZ.

5. Агеев Е. В., Семенихин Б. А. Выбор метода получения порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск: Актуальные проблемы машиностроения. 2009. Т. 2009. С. 12-14. EDN UDPDBR.

6. Ageev E. V., Ageeva A. E. Phase composition of Titanium powders obtained for additive machines by electrodispersion of OT4 alloy waste in alcohol // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2024. Vol. 53, no. 4. P. 379-385. https://doi/org/10.1134/S1052618824700213. EDN NQWOWQ.

7. Manufacture of Cobalt–Chromium powders by the electric discharge dispersion of wastes and their investigation / R. A. Latypov, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018, no. 12. P. 1177-1180. https://doi.org/10.1134/S0036029518120108. EDN MWHYYK.

8. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Алтухов А. Ю. Технология переработки алюминиевых деталей автомобилей до микрои нанофракций // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2, № 1(2). С. 328-332. https://doi.org/10.12737/14066. EDN UQGRVT.

9. Агеев Е. В., Латыпов Р. А. Получение и исследование заготовок твердого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2014. № 5. С. 50-53. EDN SQJAER.

10. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. С. Чернов, Г. С. Маслов, Е. И. Паршина // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1(46). С. 85-90. EDN PGMCAA.

11. Быстрорежущая сталь, диспергированная в керосине / Е. В. Агеева, Е. В. Агеев, Е. А. Воробьев, М. А. Зубарев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2014. № 5(56). С. 21-25. EDN TCUFQH.

12. Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 12. С. 39-44. EDN NBXQRT.

13. Хорьякова Н. М., Агеев Е. В., Агеева Е. В. Электроэрозионные медные порошки для гальванических покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4(112). С. 18-20. EDN QFQFMG.

14. Исследование гранулометрического состава частиц порошковой шарикоподшипниковой стали, полученной электроэрозионным диспергированием / Е. В. Агеева, Е. В. Агеев, С. В. Хардиков, П. В. Чаплыгин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2014. № 4. С. 23-28. EDN TOMRWZ.

15. Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Получение и исследование композиционных медных гальванических покрытий, модифицированных медными электроэрозионными порошками микрои нанофракций. Курск : Университетская книга, 2016. 131 с. EDN VJFDSX.

16. Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В. Ю. Размерный анализ частиц порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в воде // Вестник машиностроения. 2015. № 3. С. 45-46. EDN UNRHTN.

17. Исследование гранулометрического состава частиц порошковой шарикоподшипниковой стали, полученной электроэрозионным диспергированием / Е. В. Агеева, Е. В. Агеев, С. В. Хардиков, П. В. Чаплыгин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2014. № 4. С. 23-28. EDN TOMRWZ.

18. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Воробьев Е. А. Гранулометрический и фазовый составы порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в керосине // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4(112). С. 11-14. EDN SAMGBH.

19. Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 2(74). С. 13-16. EDN LVQSGC.

20. Рентгеноструктурный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. № 2. С. 42-44. EDN NDINXT.