Исследование процесса СВС в системе W-TI-C для получения карбидов вольфрама WC и W2C. Применение смеси карбидов для модифицирования чугуна

Abstract

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из смеси вольфрама, титана и сажи с использованием механохимической обработки (МО) были получены порошки карбидов вольфрама и титана. Для синтеза карбидов вольфрама был использован СВС карбида титана в смеси «вольфрам-титан-сажа», который далее инициировал синтез карбида(ов) вольфрама. Найдены оптимальные условия для получения состава с максимальным содержанием вольфрама. Получены порошки (смесь карбидов вольфрама и титана) с минимальным размером частиц порядка 30 нм. Обнаружено, что выход карбидов вольфрама WC и W2C существенно зависит от состава смеси «вольфрам- титан-сажа» и времени ее МО. На основе продуктов СВС и порошков металлов с использованием МО получены модификаторы, которые были исследованы для процессов внутриформенного модифицирования чугуна. Применение модификаторов состава 35- 40 % WC ÷ 10-15 % TiC ÷ 50 % Zr позволило увеличить твердость по Бринеллю на 13,1 %, предел прочности на растяжение – на 19,8 %, относительную износостойкость – на 69 %, коррозионную стойкость в соляной кислоте – на 28 % образцов чугуна при концентрации активных частиц модификатора 0,038 %

Powders of tungsten and titanium carbides have been produced from the mixture of tungsten, titanium and soot by the method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) with the use of mechanochemical treatment (MT). To synthesize tungsten carbides, there has been used SHS of titanium carbide in the mixture “tungsten-titanium-soot”, which has further initiated the synthesis of tungsten carbide (carbides). Optimal conditions for the production of composition with maximum tungsten content have been found. Powders (mixture of tungsten and titanium carbides) with minimum particle size of about 30 nm have been produced. It has been revealed that the output tungsten carbides WC and W2C considerably depends on the composition of mixture “tungsten-titanium-soot” and time of its MT. Modifiers, which have been investigated for the processes of intra-mold cast iron modification, were produced with the use of MT based on SHS products and powders of metals. The usage of modifiers of the composition 35-40 % WC ÷ 10-15 % TiC ÷ 50 % Zr has allowed to increase Brunell hardness by 13,1 %, tensile strength – by 19,8 %, relative wear resistance – by 69 %, corrosion resistance in hydrochloric acid – by 28 % of cast iron samples at the content of modifier active particles being 0,038 %