Закономерности контактного взаимодействия двойных карбидов (Ti1–nMen IV,V)C с Ni–Mo-расплавом
https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-3-25-35
Аннотация
Методами рентгеноспектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии впервые систематически изучены закономерности процессов растворения, фазо- и структурообразования, протекающих при взаимодействии двойных карбидов (Ti1–nMen IV,V)С с Ni–25%Mo-расплавом (t = 1450 °C, τ = 1 ч, вакуум 10–1 Па). Выяснена роль каждого легирующего металла в процессах формирования состава и микроструктуры исследованных композиций. Установлено, что легирующие металлы IV группы (Zr и Hf) практически не входят в состав образующейся K-фазы (карбида Ti1–nMonCх), поэтому отсутствует зависимость ее состава от их концентрации в двойном карбиде. В отличие от циркония и гафния легирующие металлы V группы (V и Nb) активно участвуют в процессе формирования K-фазы, однако зависимости состава K-фазы и металлической матрицы от содержания ванадия и ниобия в исходном карбиде носят в этом случае противоположный характер. Предложено объяснение причин этих отличий.
Об авторах
В. А. Жиляев
Институт химии твердого тела (ИХТТ) УрО РАН, г. Екатеринбург
Россия
Россия
докт. техн. наук, канд. хим. наук, вед. науч. сотрудник ИХТТ УрО РАН (620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91). Тел.: (343) 362-35-24.
Е. И. Патраков
Институт физики металлов (ИФМ) УрО РАН, г. Екатеринбург
Россия
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник ИФМ УрО РАН (620990, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18).
Россия
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник ИФМ УрО РАН (620990, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18).
Список литературы
1. Suzuki H., Hayashi K., Matsubara H. The development and present status of titanium carbides based cermet. Bull. Jap. Inst. Metals. 1983. Vol. 22. No. 4. P. 312—319.
2. Doi H. Advanced TiC and TiC—TiN based cermets. Proc. 2-nd Int. Conf. Science Hard Mater. Eds. E.A. Almond, C.A. Brookes, R. Warren. Bristol: Adam Hilger, 1986. P. 489—523.
3. Pastor H. TiCN based hard alloys for cutting tools. Mater. Sci. Eng. 1988. Vol. 105-106. P. 401—409.
4. Ettmayer P., Kolaska H., Lengauer W., Dreyer K. Ti(C,N) cermets — metallurgy and properties. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1995. Vol. 13. P. 343—351.
5. Zhang S. Material development of titanium carbonitridebased cermets for machining application. Key Eng. Mater. 1998. Vol. 138-140. P. 521—543.
6. Suzuki H., Hayashi K., Terada O. Effects of Addition of Carbides on the Strength of TiC—Mo2C—Ni(Co) Alloys. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1978. Vol. 25. P. 132—135.
7. Ueki M., Saito T., Saito T., Kitamura K., Suzuki H. Properties of TiC—TiN—Mo2C—Ni alloy affected by additional Tantalum, Niobium or Tungsten Carbide. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1988. Vol. 35. P. 27—32.
8. Ahn S., Kang S. Effect of various carbides on the dissolution behavior of Ti(C0,7N0,3) in a Ti(C0,7N0,3)—30Ni system. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2001. Vol. 19. P. 539—545.
9. Kwon W. T., Park J. S., Kim S., Kang S. Effect of WC and group IV carbides on the cutting performance of Ti(C,N) cermet tools. Int. J. Machine Tools Manufacture. 2004. Vol. 44. P. 341—346.
10. Zhang X., Liu N., Rong C., Zhou J. Microstructure and mechanical properties of TiC—TiN—Zr—WC—Ni—Co cermets. Ceram. Intern. 2009. Vol. 35. P. 1187—1193.
11. Peng Y., Miao H., Peng Z. Development of TiCN-based cermets: Mechanical properties and wear mechanism. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2013. Vol. 39. P. 78—89.
12. Lindahl P., Mainert T., Jonsson H., Andren H.O. Microstructure and mechanical properties of a (Ti,W,Ta,Mo)(C,N) — (Co,Ni)-type cermet. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 993. Vol. 4. P. 187—204.
13. Park D.S., Lee Y.D. Effect of Carbides on the Microstructure and Properties of Ti(C,N)-Based Ceramics. J. Amer. Ceram. Soc. 1999. Vol. 82. No. 11. P. 3150—3154.
14. Park S., Kang S. Toughened ultra-fine (Ti,W)(CN)—Ni cermets. Scripta Mater. 2005. Vol. 53. P. 129—133.
15. Jung J., Kang S. Sintered (Ti, W)C carbides. Scripta Mater. 2007. Vol. 56. P. 561—564.
16. Kang Y., Kang S. WC-reinforced (Ti,W)(CN). J. Eur. Ceram. Soc. 2010. Vol. 30. P. 793—798.
17. Roebuck B., Gee M.G. TiC and Ti(C,N) cermet microstructures. In: Proc. 12-th Int. Plansee Seminar. Eds. H. Bildstein, H.M. Ortner. Innsbruck, Tirol. 1989. Vol. 2. P. 1—29.
18. Ueki M., Kinoshita S., Suzuki H. The Properties of Nitrogen Contained Titanium Carbide Based Cermet Influenced by Nitrogen Adding Methods. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1991. Vol. 38. P. 729—732.
19. Zhou S., Tan J., Peng W., Wang S., Li P. Sintering technology of Ti(C, N) base cermets. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2009. Vol. 19. P. 696—700.
20. Nishigaki K., Doi H. Effect of Additional Carbon Content on Mechanical and Cutting Properties of TiC0,7N0,3—15%
21. Ni—8% Mo Alloy. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1980. Vol. 27. P. 130—136.
22. Zhao X.Z., Zheng Y., Liu N., Xiao J.Z., Hu Z., Cui K. Microstructure and Mechanical Properties of Nitrogen Contained Cermets. In: Proc. 13-th Int. Plansee Seminar. Eds. H. Bildstein, R. Eck. Innsbruck, Tirol. 1993. Vol. 2. P. 685—691.
23. Feng P., Xiong W.H., Yu L.X. Metallurgy reaction foundation and microstructural characterization of TiCN-based cermets. Part I: Metallurgy reaction foundation during sintering. Mater. Rev. 2004. Vol. 18. P. 6—8.
24. Feng P., Xiong W.H., Yu L.X. Metallurgy reaction foundation and microstructural characterization of TiCN-based cermets. Part II: Mechanism of formation of core-rim structure and gas evolution during sintering. Mater. Rev. 2004. Vol. 18. P. 9—11.
25. Ahn S.Y., Kim S.W., Kang S. Microstructure of Ti(CN) — WC—NbC—Ni cermets. J. Amer. Ceram. Soc. 2001. Vol. 84. No. 4. P. 843—849.
26. Yu H.J., Liu Y., Jin Y.Z., Ye J.W. Effect of secondary carbides addition on the microstructure and mechanical properties of (Ti, W, Mo, V)(C, N)-based cermets. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2011. Vol. 29. P. 586—590.
27. Suzuki H., Hayashi K., Yamamoto T., Lee W.J. Effect of additional titanium nitride on the strength of TiC–Mo2C–Ni alloy. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1976. Vol. 23. P. 224—229.
28. Suzuki H., Hayashi K., Yamamoto T. The strength of TiC— Mo2C—TiN—Co alloy. Trans. Jap. Inst. Metals. 1977. Vol. 41. P. 432—437.
29. Fukuhara M., Mitani H. On the sintering of TiN—TiC—Ni Ternary Powder Compacts. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1980. Vol. 27. P. 119—124.
30. Suzuki H., Hayashi K., Matsubara H., Tokumoto K. High Temperature Strength of TiC—Mo2C—Ni Alloys Containing Nitrogen. J. Jap. Soc. Powder and Powder Met. 1983. Vol. 30. P. 106—111.
31. Kang S. Some issues in Ti(C, N)—WC—TaC cermets. In: Proc. 5-th Int. Conf. Sci. Hard Materials (Maui, Hawaii, USA, Febr. 20—24, 1995). Ed. V. K. Sarin. Lausanne: Elsevier Publ. Company, 1996. P. 306—312.
32. Xiong W.H., Xu Z.H., Cui K. Interface behavior of carbides in Ti(C,N)-based cermets. Mater. Rev. 1998. Vol. 4. P. 14—16.
33. Xiong J., Guo Z.X., Shen B.L., Gao D. The effect of WC, Mo2C, TaC content on the microstructure and properties of ultra-fine TiC0.7N0.3 cermets. Mater. Des. 2007. Vol. 28. P. 1689—1694.
34. Nishimura T., Murayama K., Kitada T., Takashima Y. Some Properties of Cermet Sintered in Nitrogen Gas. Nippon Tungsten Rev. 1984. Vol. 17. P. 11—17.
35. Zhang S., Qin C.D., Lim L.C. Solid solution extent of WC and TaC in Ti(C,N) as revealed by lattice parameter increase. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1993. Vol. 12. P. 329—333.
36. Kim S.W., Ahn S., Kang S. Effect of the complete solid-solution phase on the microstructure of Ti(CN)-based cermet. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2009. Vol. 27. P. 224—228.
37. Chicardi E., Cordoba J.M., Sayagues M.J., Cotor F.J. Inverse core-rim microstructure in (Ti,Ta)(C,N)-based cermets developed by a mechanically induced self-sustaining reaction. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2012. Vol. 33. P. 39—46.
38. Lyubimov V.D. Fiziko-khimicheskoe obosnovanie tekhnologii polucheniya polikomponentnykh soedinenii metallov IVA—VA podgrupp i kompozitsionnye materialy na ikh osnove [Physical and chemical substantiation of technology of multicomponent subgroups IVA-VA metal compounds and composite materials on their basis]: Dissertation of PhD. Sverdlovsk: Inst. Chemistry USC AS USSR, 1987.
39. Jin Y., Liu Y., Wang Y., Ye J. Synthesis of ultrafine (Ti, W, Mo, V)(C, N)—Ni composite powders by low-energy milling and subsequent carbothermal reduction—nitridation reaction. J. Alloys Comp. 2009. Vol. 486. No. 1-2. P. L34— L36.
40. Zhilyaev V.A., Patrakov E.I. Zakonomernosti kontaktnogo vzaimodeistviya dvoinykh karbidov (Ti1–nMen)C s nikelem [Regularities of contact interaction of double carbides (Ti1–nMen)C with nickel]. Izv. Vuzov. Poroshk. Metall. Funkts. Pokryt. 2014. No. 1. Р. 39—43.
41. Filippov S.I. Teoriya metallurgicheskikh protsessov [Theory of metallurgical processes]. Mosсow: Metallurgiya, 1967.
42. Serezhkin V.N., Pushkin D.V. Kristallokhimicheskie radiusy i koordinatsionnye chisla atomov: Uchebnoe posobie [Crystal-radii and coordination numbers of atoms: Textbook]. Samara: Univers-grupp, 2005.
43. Zhilyaev V.A. Zakonomernosti reaktsii karbidov perekhodnykh metallov IV, V grupp s nikelem [Regularities of reactions of transition metal carbides IV, V groups with nickel]. Izv. Vuzov. Poroshk. Metall. Funkts. Pokryt. 2014. No. 2. Р. 31—36.
44. Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys. Ed. P. Nash. ASM International, Materials Park, OH. 1991.
Рецензия
Для цитирования:
Жиляев В.А., Патраков Е.И. Закономерности контактного взаимодействия двойных карбидов (Ti1–nMen IV,V)C с Ni–Mo-расплавом. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015;(3):25-35. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-3-25-35
For citation:
Zhilyaev V.A., Patrakov E.I. Regularities of the Contact Interaction of Binary Carbides (Ti1–nMen IV,V)C with the Ni–Mo melt. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya). 2015;(3):25-35. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-3-25-35
Просмотров:
1036
Послать статью по эл. почте 