不同晶粒尺寸无粘结剂碳化钨的低温蠕变
材料科学
2022-09-27 v1
摘要
研究了不同晶粒尺寸碳化钨在压缩测试中的蠕变机制。通过 SPS 由纳米级、亚微米级和微米级 WC 粉末获得了高密度（96.1-99.2%）的 WC 样品。样品具有约 0.3 mm 厚的粗晶(CG)表面层以及由含少量 W2C 的 WC 组成的超细晶(UFG)中心部分。蠕变测试在两种模式下进行：（模式 #1）在 70 MPa 下于不同温度（1300-1375°C）保持；（模式 #2）在 1325°C 下于不同应力（50、70、90 MPa）测试。模式 #1 测试用于确定有效蠕变激活能 Qcr，而模式 #2 测试用于确定幂律蠕变方程中的系数 n。发现 W2C 颗粒比例从 1.7% 增至 4% 导致 Qcr 从 17.5 降至 13 kTm。系数 n 等于 3.1-3.7。由纳米粉末烧结的 WC 中 Qcr 为 31 kTm，该值比由商品粉末经 SPS 获得的 UFG 样品中的 Qcr 大 1.5-2 倍。推测纳米粉末烧结时因吸附氧浓度升高而形成 W2C 比例增加，是 UFG 样品测试时 Qcr 升高的原因之一。表明机械去除碳化钨样品表面的 CG 层会导致蠕变加速，Qcr 和系数 n 仅不充分地降至 2.5-2.6。认为样品的蠕变速率同时由表面 CG 层的蠕变过程与中心 UFG 部分的蠕变过程决定。表面 CG 层中的蠕变速率由 WC 晶格中碳扩散强度决定，而 UFG 中心部分的蠕变速率由晶界扩散强度决定。
引用
@article{arxiv.2209.12308,
title = {Low-temperature creep of binderless tungsten carbide with different grain sizes},
author = {E. A. Lantcev and A. V. Nokhrin and V. N. Chuvil'deev and M. S. Boldin and Yu. V. Blagoveshchenskiy and P. V. Andreev and K. E. Smetanina and A. A. Murashov and N. V. Isaeva and A. V. Terentyev and N. Yu. Tabachkova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.12308},
year = {2022}
}
备注
56 pages, 16 figures, 1 table, 89 refernces