Giriş
Çimentolu karbür genellikle çimentolu karbür iskeleti ve metal bağlayıcıdan oluşur, mükemmel sertlik ve mükemmel aşınma direncine sahip bir malzemedir, bu da kesici takımların, matkapların, aşınma parçalarının vb. imalatında kullanılmasına uygundur. Genellikle, çimentolu karbür, konvansiyonel toz metalurjisi (PM), sıcak izostatik presleme (HIP), kendi kendine yayılan yüksek sıcaklık sentezi (SHS) ve kıvılcım plazma sinterleme (SPS) ile üretilir. Ancak çoğu, sınırlı geometrik karmaşıklıkta bileşenler üretebilir. Ek olarak, bu işlemler, dahil olan uzun teknik süreçler nedeniyle verimli ve maliyetli değildir.
BizimWC-12Co çimentolu karbür tozlarıbilyalı öğütme, püskürtmeli granülasyon, ön sinterleme, eleme ve derecelendirme ile hazırlanan, lazer toz yataklı eritme (LPBF) ile uygulanabilir. LPBF ile karbür parçalar, karışımımız tarafındanWC-12Co tozu yaklaşık küresel, 15-53 μm parçacık boyutlarına sahip ve bağlayıcı Co, WC matrisinde homojen olarak dağılmış, uygun tarama hızı ayarlanarak mükemmel mekanik özellikler ve aşınma karakteristikleri gösterir.
Şekil 1 400 mm/s tarama hızında WC-12Co tozlarından oluşturulan WC-12Co çimentolu karbür LPBF parçalarının optik mikroyapısını gösterir. Şekil 1a'daki kırmızı ve mavi alanlar sırasıyla WC ve Co yapıştırıcıları (Co bazlı çözeltiler) temsil eder. WC taneleri, bimodal bir mikroyapı gösterir ve maksimum, minimum ve ortalama tane boyutları sırasıyla yaklaşık 25, 1,5 ve 8,7 μm'dir.
Şekil 2WC-12Co tozlarından LPBF ile hazırlanan WC-12Co çimentolu karbürün Rockwell sertliğini (HRA) ve enine kırılma dayanımını (TRS) gösterir. Lazer tarama hızı arttıkça, HRA kademeli olarak azalır. Lazer enerji yoğunluğunun artırılması, sert ve kırılgan ƞ fazında bir artışa yol açacaktır.
LPBF ile hazırlanan WC-12Co çimentolu karbürün aşınma mekanizmasını analiz etmek için, aşınma yüzeyi Şekil 3'te gösterilmektedir.380 mm/s'de oluşturulan WC-12Co çimentolu karbür için, aşınma izleri açıkça gözlemlenebilir ve WC matrisi ciddi şekilde hasar görmüştür. 400 mm/s hızda hazırlanan numunelerde, aşındırıcı aşınmanın tipik özellikleri olan oluklar ve çizikler gözlemlenebilir:
Sonuç
WC-12Co tozlarından LPBF ile hazırlanan WC-12Co çimentolu karbürün mikroyapısı, mekanik özellikleri ve aşınma karakteristikleri incelenmiştir.
Ana sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenmiştir: (1) LPBF ile hazırlanan WC-12Co çimentolu karbürde kaba ve ince WC tanelerinin değişen dağılımı gözlemlenmiştir. (2) Lazer tarama hızı arttıkça, TRS önce maksimum değere yükselir ve sonra azalır. TRS'deki değişim esas olarak kırılgan ƞ fazının evrimi ve metalurjik kusurlara bağlanır. (3) Düşük tarama hızlarında oluşturulan WC-12Co çimentolu karbür için, kırılgan η fazı sürtünme sırasında kırılabilir ve matrisi kesebilir, bu da aşınma kütlesi kaybına neden olur. Yüksek tarama hızlarında oluşturulan numuneler için, kayma katmanlarının oluşumu ve dökülmesi, sürtünme sürecini hızlandıracak ve WC-12Co çimentolu karbürün aşınma direncini yok edecektir. Bu nedenle, 400 mm/s tarama hızında hazırlanan numuneler en iyi aşınma direncini gösterir.
