Eigenschaften von Hartmetallen mit Fe/Co/Ni-Bindern

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Hartmetallen auf Basis von WC mit alternativen Fe/Co/Ni-Binderlegierungen. Die untersuchten Hartmetalle wurden auf pulvermetallurgischem Weg hergestellt und in weiterer Folge analysiert. Neben der Variation der Binderlegierung und der WC-Korngröße wurde Molybdän als Carbid, Nitrid oder als Legierung zugesetzt. Das Molybdännitrid musste synthetisiert werden, um die notwendige Feinheit des Pulvers zu gewährleisten. Die verwendeten Ausgangspulver wurden mittels REM/EDX untersucht. Dabei konnten unterschiedliche Morphologien einzelner Pulverspezies der Legierungspulver festgestellt werden. Untersuchungen des Sinterverhaltens zeigten den Einfluss von Kornwachstumshemmern, der WC-Korngröße und der Binderzusammensetzung sowie des Legierungszustandes des Binders. Weiters wurde der Einfluss von Molybdän aus unterschiedlichen Verbindungen auf das Sinterverhalten von Hartmetallen untersucht. Die Charakterisierung der Hartmetalle erfolgte über mechanische und magnetische Eigenschaften. Diese wurden auch in Abhängigkeit des C-Gehaltes bestimmt. Die Hartmetalle mit alternativen Bindersystemen zeigten deutliche Unterschiede der mechanischen Eigenschaften mit variierendem C-Gehalt. Die Porosität der hergestellten Hartmetalle wies eine Abhängigkeit vom C-Gehalt auf. Bei niedrigen C-Gehalten kam es häufiger zur Ausbildung von Restporosität als bei höheren C-Gehalten. An Hartmetallen mit nanoskaligem WC-Ausgangspulver wurden anhand von hochauflösenden REM-Aufnahmen manuelle Korngrößenanalysen mittels Linienschnitt-Verfahren durchgeführt. Dabei konnte bei verschiedenen Fe/Co/Ni-Bindern unterschiedlich starkes WC-Kornwachstum festgestellt werden. Die Bildung von einzelnen Grobkörnern (>10µm) konnte nicht beobachtet werden.<br />

This diploma thesis examined properties of hard metals on the basis of WC with alternative Fe/Co/Ni-binder-alloys. The investigated hard metals were produced via the powdermetallurgical route. Hard metals were characterised through mechanical and magnetic properties. Different binder alloys, WC grain sizes and molybdenium sources were used in this study. Due to unavailability of fine grained molybdeniumnitride, the needed amount of powder was synthesised. All starting materials were characterised with SEM/EDX. The binder alloys showed powder species which developed different morphologies and chemical compositions. The sintering behaviour of hard metals with alternative binders was examined. Influences of grain growth inhibitors, WC grain size, composition of binder, and alloying state were analysed. All measured properties, especially mechanical, depended strongly on gross carbon content. That was the case for all hard metals containing the studied binder alloys. Hard metals with alternative binders showed a significant increase of porosity with decreasing gross carbon content. Further investigations were carried out to determine grain size and grain size distribution. The measurement of the grain size distribution was conducted by the linear intercept method. Some hard metals with certain binder alloys revealed stronger grain growth while other hard metals with different alloys led to less grain coarsening. The formation of single grains larger than 10 µm was not observed.