Цель - изучение химико-физических свойств твердого сплава, полученного из вольфрамсодержащего многокомпонентного минерального сырья Дальневосточного региона, методом локального высокоэнергетического воздействия - потоком ионизированной плазмы, удельная мощность которой > 104 - 105 Вт/см2. Для изучения химического состава проб сплава системы W-C использовались методы рентгенофазового и спектрального микроанализов, а также сканирующая электронная микроскопия. Для определения микротвердости использовался микротвердомер ПМТ-3М, а для определения нанотвердости фаз сплава применялся модульный атомно-силовой микроскоп Ntegra Prima. Проведены исследования химического элементного и фазового составов проб сплава системы W-C, полученного методом локального высокоэнергетического воздействия на шихту, состоящую из шеелитового концентрата и графита. Рассмотрены экспериментальные зависимости количества полученных карбидов вольфрама от температуры плазменного потока Tp и времени его воздействия τ в камере синтеза , а также от количества введенного графита. Рассмотрены результаты спектральной и сканирующей электронной микроскопии образцов сплава, определены значения микротвердости и нанотвердости полученного сплава системы W-C. В ходе лабораторных испытаний проб экспериментального сплава выявлено, что сплав представляет собой твердый раствор, состоящий преимущественно из двух фаз - WC и W2C. Полученный твердый раствор системы W-C обладает высокими показателями твердости (13…20 ГПа по Виккерсу) и износостойкости. Результаты исследований фазового состава твердого раствора системы W-C и его структуры позволяют предположить, что сплошной «скелет» карбидной фазы WC переплетается со «скелетом» фазы W2C. Рассмотрена перспективность метода плазмохимического синтеза карбидов вольфрама из шеелитового концентрата для получения твердого раствора системы W-С.
The purpose of the paper is to study the chemical and physical properties of a hard alloy obtained from tungsten-containing multicomponent mineral raw materials of the far East region by the method of local high-energy impact of the flow of ionized plasma, the specific power of which is > 104-105 W/cm2. The methods of X-ray phase and spectral microanalysis, as well as scanning electron microscopy are used to study the chemical composition of W-C system alloy samples. The PMT-3M microhardometer is used to determine the microhardness. The Ntegra Prima modular atomic force microscope is used to determine the nanohardness of the alloy phases. The chemical elemental and phase compositions of samples of the W-C alloy obtained by the method of local high-energy impact on the charge consisting of scheelite concentrate and graphite are studied. Consideration is given to the experimental dependences of the amount of obtained tungsten carbides on the temperature of the plasma flow Tp and its action time τ in the synthesis chamber, as well as on the amount of graphite introduced. The results of spectral and scanning electron microscopy of alloy samples are examined. The values of microhardness and nanohardness of the resulting alloy of the system W-C are determined. Laboratory tests of experimental alloy samples have revealed that the alloy is a solid solution mainly composed of two phases: WC and W2C. The obtained solid solution of W-C system features a high hardness (Vickers hardness number is from 13 to 20 GPA) and wear resistance. The study results of the phase composition of the W-C system solid solution and its structure suggest that the solid ‘skeleton’ of the WC carbide phase is intertwined with the ‘skeleton’ of the W2C phase. The prospects of the method of plasma-chemical synthesis of tungsten carbides from scheelite concentrate for obtaining a solid solution of the W-C system are estimated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.