Plasma Atomized Tungsten Carbide for Wear Resistant Coatings
- Diarienummer
- ID19-0071
- Projektledare
- Akhtar, Farid
- Start- och slutdatum
- 200101-241231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Luleå University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Tungstenkarbid är ett av de mest lovande verktygsmaterialen för gruv- och metallformningsapplikationer på grund av sina enastående mekaniska egenskaper i slipande miljöer. Sfäriska volframkarbid (sCTC) pulver används vid hårdvändning av metallverktyg. Plasma-atomiserad sCTC uppvisar exceptionell formuniformitet och hårdhet, även om mikrostrukturell heterogenitet förblir en stor utmaning. Det föreslagna projektet syftar till att förstå den ömsesidiga beroendet mellan plasmaförstärkningsprocessen, kylhastigheten hos smälta volframkarbiddroppar, faskompositionen, de mekaniska egenskaperna och upplösningsbeteendet hos sCTC-partiklar vid beläggningsavsättning. Projektet innefattar numerisk modellering av kylprocessen, både vid dropp- och smältfilmens nivåer, med användning av reella data erhållna från reaktorn och från materialkarakteriseringen för validering. I synnerhet kommer mikrostrukturell och mekanisk karakterisering av både atomiserade och atomiserade+värmebehandlade pulver att utföras för att fullständigt förstå: I) orsakerna till extremt hög hårdhet, II) upplösningsbeteendet hos sCTC och III) effekten av termiska behandlingsförhållanden. Resultaten av denna forskning förväntas förstå förklara solidifieringsprocessen för plasma-atomiserad sCTC, vilket möjliggör bättre anpassning av både mikrostrukturen och de mekaniska egenskaperna hos de slutliga pulveren och förbättrad integritet hos slitstarka överlagringar.
Populärvetenskaplig beskrivning
Vid gruv- eller metallformningaktiviteter bearbetas stora mängder hårda material vid förhöjd temperatur. Därför måste verktyg tillverkas av extremt hög hårdhet materialen som kan motstånd hög temperatur utan att försämras. Bland alla tekniska material har karbider i allmänhet enastående mekaniska egenskaper som gör att de kan arbeta i aggressiva förhållanden vid höga temperaturen och under tunga belastningar. Den största nackdelen med dessa material är deras förhöjda pris, vilket gör tillverkningen av stora delar eller skärverktyg omöjligt. För att övervinna dessa problem blandas små hårda karbidpartiklar (vanligtvis volframkarbid) med ett metallpulver (vanligtvis Ni), som avsätts på ytans som skall behandlas och utsättas för svetsning. Som ett resultat smälter metallpulvret och bildar en hård beläggning tack vare de små karbidpartiklarna. Flera processer tillåter produktion av sfäriska wolframkarbid (sCTC) pulver. I det här projektet kommer vi att undersöka hur man förbättrar hårdheten och slagenheten hos mycket fina sCTC-partiklar som erhålls genom plasma-atomisering. Datorbaserade simuleringar ska hjälper oss att förstå hur sCTC-partiklar bildas under plasma-atomiseringsprocessen och hur man styr strukturen och materialets egenskaper. Vi kommer även att undersöka hur blandningarna av sCTC och Ni-pulver reager under svetsning för att erhålla mycket resistenta och hållbara beläggningar.