ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТИЦ ПОРОШКА, ПОЛУЧЕННОГО

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ ТВЕРДОГО СПЛАВА ВК8 С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОГО

СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА SMARTSPM

 

INVESTIGATION OF PARTICLE POWDER OBTAINED

EDM DISPERSION OF SOLID ALLOY BK8 WITH AN ATOMIC FORCE SCANNING PROBE MICROSCOPE SMARTSPM

 

Агеев Е.В., Давыдов А.А. (Юго-Западный государственный университет, г. Курск, РФ)

Латыпов Р.А. (Московский государственный вечерний металлургический институт, г. Москва, РФ)

Ageev E.V., Davydov A.A. (South West State of the University, Kursk, Russia)

Latypov R.A. (Moscow State Evening Metallurgical Institute, Moscow, Russia)

 

Представлены результаты исследования частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием твердого сплава ВК8 с помощью атомно-силового сканирующего зондового микроскопа SmartSPM.

The results of investigation of the powder particles obtained by electroerosion dispersion of carbide BK8 using atomic-force microscope, scanning probe SmartSPM.

 

Ключевые слова: твердый сплав, электроэрозионное диспергирование, нанопорошок.

Keywords: carbide, electro-dispersion, on-noporoshok.

 

Среди порошковых материалов, обладающих высокой твердостью (выше твердости абразива, т.е. 10000 МПа) и стойкостью к абразивному износу, одними из наиболее перспективных являются порошки на основе систем WC-Co, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой. Твердосплавные пластины нашли достаточно широкое распространение в машиностроении [1].

Одним из перспективных методов получения порошков из отходов машиностроительного производства, в том числе и твердого сплава, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [2, 3]. Широкое использование метода ЭЭД для переработки вольфрамсодержащих твердых сплавов в порошковые материалы (ПМ) с целью их повторного использования сдерживается отсутствием в научно-технической литературе полноценных сведений по влиянию исходного состава, режимов и среды получения на свойства ПМ. Поэтому для разработки технологий повторного использования ПМ, полученных из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов, и оценки эффективности их использования требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований.

Целью настоящей работы являлось исследование частиц порошка, полученного ЭЭД марки ВК8, с помощью атомно-силового сканирующего зондового микроскопа SmartSPM.

С помощью микроскопа SmartSPM, основные характеристики которого представлены в таблице 1, были получены фотографии, подтверждающие наличие наночастиц в порошках полученных методом ЭЭД из отходов твердого сплава марки ВК8.

 

Таблица 1 – Основные характеристики АСМ головки атомно-силового сканирующего зондового микроскопа SmartSPM

Параметр

Значение параметра

Длина волны лазера

1300 нм

Максимальный размер образца

40х50 мм, высота 15 мм.

Возможна установка предметных стекол 75х25 мм и двухдюймовых кремниевых пластин

Шум регистрирующей системы

<0,03нм (головка HE 001),

<0,1нм (головка HE 002)

Полностью моторизована

4 шаговых мотора для автоматической настройки лазера относительно кантилевера

 

На рисунке 1 представлена фотография частиц порошка, полученного ЭЭД твердого сплава марки ВК8 при напряжении 140 В в дистиллированной воде. Здесь можно выделить как отдельные частицы, так и агломерированные, представляющие собой розеточные структуры размером 600 – 700 нм. Особый интерес представляют отдельные частицы, которые выстроились упорядоченно, в диагональные линии. Вероятнее всего, что причина этого – действие сил, образовавшихся вследствие испарения воды.

Рисунок 1 – Фотография частиц порошка ВК8

 

На рисунке 2 представлены те же частицы, что и на рисунке 1, только при большем увеличении.

 Примечательным является то, что все частицы имеют форму, близкую к шарообразной и являются сонаправленными друг с другом. Последнее также объясняется действием сил, образовавшихся вследствие испарения воды.

Рисунок 2 – Фотография частиц порошка при большем увеличении

 

Далее полученные фотографии частиц порошка были обработаны в программе Gwyddion–2.22. С помощью нее был построен график распределения размеров частиц порошка.

 

Рисунок 3 – График распределения частиц порошка по размерам

 

График распределения частиц порошка по размерам, представленный на рисунке 3, показывает, что большинство частиц имеют эквивалентный радиус 10 – 25 нм.

Таким образом, проведенные исследования частиц порошка с помощью атомно-силового сканирующего зондового микроскопа SmartSPM позволяют утверждать, что электроэрозионное диспергирование является перспективным методом получения твердосплавных вольфрамсодержащих нанопорошков, а также наметить перспективные области их практического применения.

Список использованных источников

1. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов [Текст] / под ред. В.И. Третьякова. – М.: Металлургия, 1976. – 528 с.

2. Агеев, Е.В. Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов [Текст] / Е.В. Агеев и [др.] // Заготовительные производства в машиностроении. – 2010. – № 12. – С. 39–44

3. Агеев, Е.В. Выбор метода получения порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов [Текст] / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин // Известия Самарского научного центра РАН. – Самара: Изд-во Самарского науч. ц-ра РАН. – 2009. – Спец. вып.: Актуальные проблемы машиностроения. – С. 12–15.

 

Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 год.