Как размер частиц влияет на карбид вольфрама?

Размер частиц (т.е. размер частиц) порошка карбида вольфрама является одним из ключевых факторов, влияющих на его производительность, технологию обработки и сценарии применения. Порошки карбида вольфрама с различным размером частиц демонстрируют значительные различия в физических свойствах, процессах получения и практическом применении. Далее анализируется влияние размера частиц с разных точек зрения:

I. Влияние на физические свойства

Твердость и износостойкость
Закон: Как правило, чем меньше размер частиц (наноразмерный/субмикронный), тем выше твердость и износостойкость.
Принцип: Мелкозернистый карбид вольфрама имеет меньший размер зерна и более высокую плотность границ зерен, что может эффективно препятствовать движению дислокаций и распространению трещин (эффект упрочнения мелкозернистой структурой). Например, твердость по Виккерсу нанокарбида вольфрама может достигать более 2000HV, что выше, чем у обычного микронного карбида вольфрама (около 1800HV), и он более подходит для экстремальных условий износа (например, уплотнений для аэрокосмической промышленности).
Исключение: Если размер частиц слишком мал (например, <100нм), частицы легко агломерируются, образуя "мягкие агломераты", что может снизить плотность и производительность.

Удельная площадь поверхности и активность
Закон: Чем меньше размер частиц, тем больше удельная площадь поверхности и выше химическая активность.
Применение:
Нанопорошок карбида вольфрама имеет больше преимуществ в областях носителей катализаторов, износостойких покрытий и т. д. (высокая активность способствует межфазному связыванию).
Порошок карбида вольфрама микронного размера (например, 1-5 мкм) имеет умеренную удельную площадь поверхности, что облегчает контроль скорости реакции при спекании твердых сплавов и предотвращает чрезмерное окисление.

2. Влияние на процесс получения
Производительность формования и спекания
Стадия прессования:
Мелкие частицы (например, < 1 мкм) обладают плохой текучестью и требуют добавления связующих веществ (например, парафина, резины) или использования технологии распылительной грануляции для улучшения формуемости.
Крупные частицы (например, > 10 мкм) обладают хорошей текучестью и подходят для сухого прессования, но требуют более высоких температур или более длительного времени спекания для обеспечения уплотнения.
Стадия спекания:
Мелкие частицы карбида вольфрама обладают высокой поверхностной энергией и высокой скоростью диффузии атомов при спекании, поэтому они могут достигать уплотнения при более низких температурах (например, температура спекания нанокарбида вольфрама на 100-200°C ниже, чем у частиц микронного размера), снижая риск роста зерна.
Крупнозернистый карбид вольфрама требует более высокой температуры спекания (обычно 1400-1600°C), но легко вызывает укрупнение зерна, и необходимо контролировать рост зерна путем добавления ингибиторов (например, VC, Cr3C2).
Дисперсия и однородность
Мелкие частицы легко агломерируются, и их необходимо принудительно деполимеризовать с помощью таких процессов, как высокоэнергетическое шаровое измельчение и ультразвуковая дисперсия, чтобы обеспечить равномерное распределение в матрице (например, кобальт и никель) и избежать "кобальтовых луж" или неравномерной производительности твердого сплава.
Крупные частицы относительно легко диспергируются, но следует обращать внимание на диапазон распределения частиц по размерам (например, D50=5 мкм и узкое распределение), чтобы избежать скопления крупных частиц и увеличения пористости.

3. Ключевые технологии контроля размера частиц
Метод получения
Метод осаждения из паровой фазы (CVD): Наноразмерный порошок карбида вольфрама может быть получен с равномерным размером частиц, но высокой стоимостью, подходит для высокотехнологичных применений.
Метод механического легирования: Размер частиц может быть уменьшен до субмикронного уровня путем дробления композитного порошка вольфрама и углерода с помощью высокоэнергетического шарового измельчения, но необходимо предотвращать попадание примесей.
Метод распылительной сушки - карбонизации: распространенный промышленный метод, который контролирует размер капель распыления и температуру карбонизации для достижения контроля размера частиц на микронном уровне (например, D50 = 2-5 мкм).
Обнаружение и характеризация
Лазерный анализатор размера частиц (диапазон измерения 0,01-2000 мкм) используется для быстрого получения распределения частиц по размерам (D10, D50, D90).
Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) и сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) используются для наблюдения морфологии частиц (сферическая, полиэдрическая, агломерированное состояние) и структуры границ зерен.

cast@ebcastings.com

WhatsApp：0086 18800596372