Оптимизация процесса спекания диспергированных электроэрозией частиц сплава КНТ16

Цель. Проведение оптимизации процесса спекания электроэрозионной шихты, полученной методом диспергирования отходов безвольфрамового твердого сплава (БВТС) марки КНТ16, а также исследование состава, структуры и свойств нового сплава, полученного при оптимальных условиях спекания.

Методы. Для получения нового экспериментального безвольфрамового твердого сплава использовалась электроэрозионная шихта, полученная диспергированием отходов сплава марки КНТ16. Консолидация электроэрозионных частиц проводилось с применением системы Thermal Technology Spark Plasma Sintering system Model 25-10 (SPS 25-10). Определение оптимальных параметров (оптимизация) процесса консолидации нового сплава по микротвердости спеченных образцов было проведено путем постановки полного факторного эксперимента (ПФЭ) типа 2³. В качестве факторов, влияющих на процесс спекания, выбрали такие параметры работы установки SPS 25-10, как температура, давление и время выдержки.

Результаты. В ходе проведения исследования было установлено, что: предельные значения параметра оптимизации Y (микротвердость), составили: 1415 HV при Т = 1200°С, Р = 40 МПа и t = 5 мин; структура нового безвольфрамового твердого сплава равномерная по всему объему, из анализа микроструктуры видно отсутствие таких дефектов, как трещины и цепочки пор; БВТС, изготовленные на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава КНТ16 в кислородсодержащей жидкости (воде дистиллированной), содержат часть кислорода, также установлено, что основными элементами в этих новых сплавах являются Ti, Ni и Mo; процесс ЭЭД сплава КНТ16 в воде дистиллированной приводит к образованию в новом экспериментальном БВТС таких фаз, как TiC, MoNi3, Ni2O3, Ni и Mo; показатель микротвердости спеченных образцов методом SPSсинтеза диспергированных электроэрозией частиц БВТС марки КНТ16, полученных в воде дистиллированной, составляет 1415 HV, что соответствует расчетным данным процесса оптимизации.

Заключение. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что консолидацию электроэрозионной шихты, полученной диспергированием отходов безвольфрамового твердого сплава, в новый сплав наиболее оптимально проводить при следующих параметрах работы системы SPS-синтеза 25-10: Т = 1200°С, Р = 40 МПа и t = 5 мин, что подтверждается результатами проведения оптимизации и исследования состава, структуры и свойств, нового экспериментального безвольфрамового твердого сплава.

1. Упрочнение быстроизнашивающихся поверхностей безвольфрамовыми твердыми сплавами и карбидсодержащими сталями / В. А. Маслюк, Г. А. Баглюк, С. Г. Напара-Волгина, Р. В. Яковенко // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 1 (25). С. 42–48.

2. Акимов В. В. Исследование микротвердости безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2005. № 3-1 (23). С. 121–124.

3. Электрохимическая обработка безвольфрамовых твердых сплавов / Х. М. Рахимянов, Б. А. Красильников, В. В. Янпольский, Д. Б. Красильников // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2010. № 3 (48). С. 3–7.

4. Сафонов С. О., Федоров Д. В. Традиционные и передовые методы создания безвольфрамовых твердых сплавов // Механики XXI веку. 2007. № 6. С. 273–276.

5. Качество поверхности после алмазной обработки безвольфрамовых твердых сплавов / А. С. Янюшкин, П. В. Архипов, Д. В. Лобанов, Попов В. Ю., Е. Д. Лосев // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2016. № 1 (55). С. 20–24.

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

7. Исследование гранулометрического состава порошков, полученных элетроэрозионным диспергированием твердого сплава и используемых при восстановлении и упрочнении деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, В. И. Серебровский, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, Ю. П. Гнездилова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. № 4. С. 76–79.

8. Физико-механический подход к анализу процессов вытяжки с утонением цилиндрических изделий с прогнозированием деформационной повреждаемости материала / Г. М. Журавлев, Н. Н. Сергеев, А. Е. Гвоздев, А. Н. Сергеев, Е. В. Агеева, Д. В. Малий // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 4 (67). С. 39–56.

9. Properties of the coatings fabricated by plasma-jet hard-facing by dispersed mechanical engineering wastes / R. A. Latypov, G. R. Latypova, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018, No. 6. P. 573–575.

10. Пат. 2563609 Российская Федерация, МПК В22F 3/14, В22F 3/087, B22F 3/105. Способ получения заготовок из порошковой быстрорежущей стали / Агеев Е. В., Карпенко В. Ю., Гвоздев А. Е., Агеева Е. В. № 2014137211/02; заявл. 16.09.2014; опубл. 20.09.2015, Бюл. №26.

11. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5 (44), ч. 2. С. 99–102.

12. Рентгеноспектральный микроанализ нихромового порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в среде керосина / Е. В. Агеев, А. А. Горохов, А. Ю. Алтухов, А. В. Щербаков, С. В. Хардиков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 1 (64). С. 26–31.

13. Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А. Метод получения наноструктурных порошков на основе системы WC-Cо и устройство для его осуществления // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. № 5 (283). С. 39–42.

14. Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1 (40), ч. 1. С. 182–189.

15. Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Исследование формы и морфологии электроэрозионных медных порошков, полученных из отходов // Вестник машиностроения. 2014. № 8. С. 73–75.

16. Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5 (38), ч. 1. С. 138a–144.

17. Пикалов С. В., Агеев Е. В., Агеева А. Е. Разработка и исследование высокопрочных быстрорежущих сталей на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава Р6М5 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 11, № 4. С. 53–67.

18. Агеев Е. В., Агеева А. Е. Состав, структура и свойства твердосплавных порошков, полученных электродиспергированием сплава Т5К10 в воде // Металлург. 2022. № 2. C. 90–94.

19. Агеева Е. В., Хардиков С. В., Агеева А. Е. Структура и свойства спеченных образцов из электроэрозионных хромсодержащих порошков, полученных в бутиловом спирте // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 6 (39). С. 4–13.

20. Хардиков С. В., Агеева Е. В., Агеева А. Е. Анализ характеристик износостойкости спеченных изделий из электроэрозионного порошка стали Х13, полученного в бутиловом спирте // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 6 (39). С. 58–64.

21. Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, П. И. Бурак, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 116–125.