Применение порошка карбида ниобия в цементированном карбиде

Введение в порошок карбида ниобия

Порошок карбида ниобия является твердым и тугоплавким по характеру. Он обладает высокой температурой плавления и высокой износостойкостью. Другими словами, он стабилен в суровых условиях. Практика и исследования доказали, что карбид ниобия способен усилить прочность, присущую цементированному карбиду в целом. Порошок обычно производится в тонкоизмельченном состоянии, чтобы обеспечить равномерное распределение по всей металлической матрице.

Многолетний металлургический опыт убедил нас в том, что достаточное количество хорошей добавки может изменить поведение материала. При включении карбида ниобия в другие компоненты цементированного карбида он может быть использован для контроля размера зерна. Равномерный размер зерна приводит к улучшению твердости и характеристик износа. Действительно, промышленные испытания показали, что добавление двух-трех процентов по весу этого порошка дает заметное улучшение микроструктуры конечного продукта.

Роль карбида ниобия в цементированном карбиде

Карбид ниобия играет несколько важнейших ролей в инструментах из цементированного карбида. В первую очередь он является рафинером зерна. В большинстве случаев при более мелком размере зерна улучшаются механические свойства, такие как повышенная ударная вязкость и прочность. Цементированный карбид с крупными зернами и без надлежащего контроля может привести к преждевременному растрескиванию или сколам.

Еще одна важная роль - его жаропрочность. Детали из цементированного карбида сильно нагреваются в процессе эксплуатации, а карбид ниобия лучше справляется с перепадами температур, чем некоторые добавки. Поэтому получаемый из него материал способен выдерживать более высокие нагрузки, такие как сверление и резка. В литературе указывается, что преимущества карбида ниобия проявляются даже при низких объемных долях.

Эксплуатационные преимущества

При смешивании порошка карбида ниобия с цементированным карбидом достигаются определенные преимущества в плане производительности. Важным преимуществом является его влияние на стойкость к истиранию. Например, исследования показывают, что добавление двух процентов ниобия может повысить износостойкость на 20 процентов. Это важно, когда инструменты постоянно используются в металлорежущих или горных условиях.

Еще одним преимуществом является повышение твердости без чрезмерного увеличения хрупкости. Поскольку долговечность является критически важной областью промышленного применения, повышение твердости и износостойкости означает, что инструменты нужно реже заменять. На практике было установлено, что инструменты с лучшей микроструктурой твердого сплава служат дольше и эффективно работают в условиях стресса. Такое сочетание обеспечивает компромисс между твердостью и вязкостью, что очень желательно, когда речь идет об инструментах для резки и сверления.

Основные области применения порошка карбида ниобия

Порошок карбида ниобия используется в различных отраслях промышленности. Цементированный карбид наиболее известен своим широким применением в режущих инструментах, используемых при обработке и формообразовании металлов. В большинстве мастерских концевые фрезы и сверла, армированные этим порошком, отличаются повышенной долговечностью.

Он также используется в износостойких деталях, применяемых в строительстве и горнодобывающей промышленности. В этих отраслях даже небольшое повышение износостойкости приводит к значительной экономии средств. Карбид ниобия также используется в некоторых высокопроизводительных автомобильных и аэрокосмических деталях, поскольку он способен выдерживать экстремальные температуры и высокие нагрузки.

Типичные соотношения присадок и их влияние

В цементированном карбиде типичные пропорции добавок карбида ниобия составляют от одного до пяти процентов по весу. В большинстве экспериментов и при промышленном использовании обычно используется пропорция от двух до трех процентов. При использовании таких количеств порошок улучшает измельчение зерна, не добавляя столько твердости, чтобы вызвать хрупкость.

Изменение соотношения добавок может повлиять на макро-микроструктуру. Слишком низкий уровень будет недостаточен для упрочнения. С другой стороны, слишком большое количество добавок приведет к получению достаточно твердой композиции, склонной к неконтролируемому разрушению. Опыт использования трех процентов показывает, что это хороший компромисс. Металлургические исследования и заводские испытания неизменно показывают, что при таком уровне добавок преимущества нивелируются и, следовательно, обеспечивается оптимальная производительность.

Особенности обработки порошка карбида ниобия

Для получения ожидаемых преимуществ от порошка карбида ниобия необходимо тщательно обрабатывать его. Перед спеканием порошок должен быть соответствующим образом распределен среди других порошков. Для равномерного распределения обычно используются операции смешивания, такие как шаровое измельчение.

Контроль температуры во время спекания является обязательным. Цементированный карбид спекается в диапазоне 1400-1500°C. При этих условиях карбид ниобия вступает в реакцию со связующей фазой и матрицей из карбида вольфрама, образуя однородную структуру. Стабильные условия процесса приводят к воспроизводимым и однородным механическим свойствам конечного продукта.

Для людей с десятилетиями опыта работы в этой области внимание к этим этапам имеет огромное значение и является решающим фактором для качества деталей, а также для общей производительности. Каждый этап процесса влияет на то, как долго прослужит конечный продукт в сложных условиях эксплуатации.

Заключение

В целом, порошок карбида ниобия играет важную роль в улучшении качества цементированного карбида. Его преимущества - повышенная износостойкость, высокая твердость и более совершенная микроструктура. Он хорошо подходит для применения в режущих инструментах, деталях для горнодобывающей промышленности и высокопроизводительных компонентах. Для получения дополнительной информации о ниобиевой продукции, пожалуйста, обратитесь к Stanford Advanced Materials (SAM).

Часто задаваемые вопросы

F: В чем заключается основное преимущество включения порошка карбида ниобия в цементируемый карбид?

В: Он повышает износостойкость и измельчает структуру для увеличения твердости.

F: Какова обычная пропорция добавок карбида ниобия в цементируемый карбид?

В: В большинстве случаев используется от одного до пяти процентов по весу, при этом типичными являются два-три процента.

F: Как карбид ниобия влияет на обработку цементированного карбида?

В: Он требует однородного смешивания и спекания в контролируемых условиях для достижения наилучшего улучшения свойств материала.