Eigenschaften von Hartmetallen mit alternativen Bindern

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Hartmetallen mit drei alternativen Binderlegierungen im System Fe/Co/Ni und dem Vergleich mit WC-Co Hart-metallen als Referenz. Die Proben wurden sowohl selbst als auch von Industriepartnern auf pulvermetallurgischem Weg hergestellt. Den ersten Teil bildeten die Untersuchung der Sintereigenschaften mittels Dilatometrie und Entgasungsanalyse an den selbst her-gestellten Proben. Dabei wurden sowohl undotierte Proben als auch Hartmetalle mit Cr/V-Dotierung zur Inhibierung des Kornwachstums untersucht. Zu Untersuchung des Kriechverhaltens wurde eigens ein Aufbau analog eines Dreipunkt-Biegeversuchs konstruiert. An heißgepressten Hartmetallen wurden der Spannungsex-ponent und der Kriechfaktor bei einer Temperatur von 700°C in einem Spannungsbereich von 400-650 MPa ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass WC-Co den Hartmetallen mit alternativen Bindern hinsichtlich des Kriechverhaltens überlegen ist.<br />Um den Einfluss der verschiedenen Binder auf das Verschleißverhalten von Hartmetallen zu erfassen, wurden zudem an industriell gefertigten Proben Verschleißtests nach dem ASTM B611-85 Standard mit Korund als Abrasiv durchgeführt. Es zeigte sich bei beiden Abrasiven, dass der Verschleiß alleine von der Härte der Hartmetalle abhängt und keine weiteren binderspezifischen Effekte bestehen. Von einer Binderlegierung war es zudem nötig, die maximalen Löslichkeiten der Dotier-elemente Cr, V, Ta, Nb, und Ti im Binder zu beiden Seiten des Kohlenstofffensters zu ermitteln, da diese noch nicht aus Vorarbeiten bekannt waren. Zu diesem Zweck wurden Modelllegierungen mit hohem Binderanteil hergestellt und anhand von Mikrosondenmes-sungen die Löslichkeitsgrenzen ermittelt.<br />

The Master Thesis examines mechanical and sintering properties of tungsten carbide based hardmetals with so called alternative Fe/Co/Ni binder alloys. The samples were prepared on a powder metallurgical route by liquid-phase sintering For both, samples without dopants and samples with Cr/V as grain growth inhibitors, the sintering properties were investigated by evolving gas analysis and dilatometry. The creep behaviour of hard metals produced by hot pressing was characterized by determining the creep exponent and the creep factor for each binder alloy. For this purpose an experiment similar to a three point-bending test was created and characterized. The results revealed that WC-Co shows a significantly better creep performance compared to hard metals with alternative binders. Wear tests similar to the ASTM-B611-85 standard were carried out with Al2O3 as abrasive. The wear rate seems to depend on the hardness of the material, no further binder effects were monitored.<br />For one of the binders investigated in this thesis no information on the solubility of do-pants in the binder phase was available. For this reason model alloys with a large percentage of binder were prepared and investigated by electron probe micro analysis. Using linescans the maximum solubility of Cr, V, Ti, Nb, Ta and W was determined.<br />