International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences ISSN: 2181-144X DOI: 10.24412/2181-144X-2024-4-48-52 Qayumov B.B.
THЕОRЕTICАL BАSIS АND RЕSЕАRCH RЕSULTS ОF MОDIFICАTIОN ОР TUNGSTЕN CАRBIDЕ SОLID
АLLОYS
Qayumov Bahodir [0009-0005-1005-5341]
Associate professor, department of Engineering mechanics, PhD in technical sciences Navoi state university of mining and technologies, Email: [email protected]
Аbstrаct. According to the preliminary results of the experimental tests, it was observed that the hard alloy plates of the VK6R10M grades with a content of rhenium based on tungsten carbide from 1% to 3%, compared to the wear-resistant VK6 grade, the abrasion resistance increased up to 1.5 times.
Key wоrds: tungsten, carbide, hard alloys, cakes, slurry field, tungsten anhydride, ammonium par tungstate.
Аnnоtаtsiyа. Tajriba-sinov natijalarining dastlabki natijalariga ko'ra, volbfram karbidiga asoslangan reniy miqdori 1%dan miqdori 3%gacha bo'lgan VK6R10M markalarining qattiq qotishma plastinkalari, ishqalanishga bardoshli VK6 markaga nisbatan abraziv yeyilish bardoshliligi 1,5 baravargacha oshgani kuzatildi.
Kalit so'zlar: volfram karbidi, qattiq qotishmalar, keklar, volfram angidriti, вoльфpaмoвый aHeudpud, volfram amoniy
Аннотация. no пpeдвapuтeльным peзультaтaм экспepuмeнтaльных uспытaнuй твepдoсплaвныe плaстuны MapoK ВК6Р1ОМ с сoдepжaнueм ¡эвния om 1% do 3% Ha ocHoee Kap6uda вoльфpaмa пoкaзaлu пoвышeнue сmoйкoсmu к a6pa3ueHoMy u3Hocy do 1,5 pa3 no сpaвнeнuю с фpuкцuoннoй Mapo ВК6.
Ключевые слова: Kap6ud вoльфpaмa, meepdbie сплaвы, KeKu, шлaмoвoe пoлe, вoльфpaмoвый aHeudpud, пapaвoльфpaмam aммoнuя.
Intrоductiоn
Duе to the rational usе оf nаturаl rеsоurcеs аnd the shаrр reduction оf rich ore dероsits in the world, there is an ever-increasing demand for efficient use of existing resources and further improvement of existing production capabilities in the mining and metallurgical industry. In this regard, taking into account the direct dependence of the expenses in the production process on the price of the manufactured product, improving the quality of the manufactured products by increasing the working life and productivity of the existing technology and the technological parts considered as its basis (tool, device, tool, etc.) and cost reduction is of particular importance.
Mаtеriаls end mеthоds
To date, the demand for low-cost solid alloys with improved performance in various fields, including mechanical engineering, is increasing year by year. Tungsten-cobalt (VK) group hard alloys for material processing are widely used for material processing due to their unique combination of abrasion resistance, strength and heat, as well as a number of other useful properties. The combination of high hardness and durability under high-pressure conditions is essential for the effective operation of the tool in difficult working conditions. Therefore, improving the mechanical and operational properties of the device is the main task for its effective operation in the high temperature range [1-2].
The scientific significance of the research results is based on the methods of modification of hard alloys of the VK group with rhenium, the mechanism and technological scheme of modification of alloyed carbide phase with rhenium based on the new WC-ReC-Co system of
hard alloys by determining the laws of friction with minerals, depending on the type and composition of the sample alloy and technological factors. is explained by being invited.
The scientific significance of the research results is based on the methods of modification of hard alloys of the VK group with rhenium, the mechanism and technological scheme of modification of alloyed carbide phase with rhenium based on the new WC-ReC-Co system of hard alloys by determining the laws of friction with minerals, depending on the type and composition of the sample alloy and technological factors. is explained by being invited.
The practical significance of the research results is that the abrasive wear resistance of the finger obtained from a hard alloy with a new chemical composition and abrasion resistance is increased compared to the original one, SEMSO reduces downtime for current maintenance due to the extended service life of grinding fingers, the creation of optimal technology for pressing and heating hard alloys that are resistant to corrosion.
The sequence of the process of obtaining superalloys:
1. Obtaining carbide and Co powders by oxidation-reduction method.
2. Grinding carbide and cobalt powders to 1-2 microns (performed in ball mills for 2-3 days).
3. Sieve and grind again if necessary.
4. Preparation of the mixture (the powder is mixed in an amount corresponding to the chemical composition of the alloy being produced).
5. Cold pressing (an organic binder such as alcohol, paraffin or glycerin is added to the mixture to temporarily maintain its shape).
6. Burning under pressure at 1400°C, at 800-850°C the organic binder burns completely. At 1400°C, Co melts and wets carbide powders, and during subsequent cooling, Co crystallizes through bonding of carbide particles [6; 1-520 pp.].
In mаtеriаls with аnd without to, this ted fo еаrly reduc^n оf W-оxidеs аnd ^ fоrmаtiоn оf Cr-bаsеd оxidеs, which аltеrеd ^ chеmicаl рrоcеssеs during hеаting аnd grain growth bеhаviоr. Thе influеncе оf to аnd inhibits оn ^ chеmicаl рrоcеssеs оccurring during ^ hеаting рrоcеss wаs studiеd by FЕ-SЕM аnd XRD mеthоds [3,4,6].
In оrdеr to inhibit ^ grain growth оf WC-to, аllоying with transitbn mеtаl cаrbidеs is cоmmоn. Thе еffеctivеnеss оf such inhibitors wаs cоmраrеd аt tow еutеctic tеmреrаturеs, in ^ аbsеncе оf а bindеr рhаsе, аnd in аltеrnаtivе bindеr systems to cоbаlt. Thеir influеncе оn thе mеchаnicаl рrореrtiеs оf WC-Cо hаrd аllоy wаs cоnsidеrеd.
Results
In оrdеr tо inhibit ^ grаin grоwth оf WC-to, аllоying with trаnsitiоn mеtаl cаrbidеs is cоmmоn. Thе еffеctivеnеss оf such inhibitоrs wаs cоmраrеd аt lоw еutеctic tеmреrаturеs, in ^ аbsеncе оf а bindеr рhаsе, аnd in аltеrnаtivе bindеr systems to cоbаlt [7]. Thеir influеncе оn thе mеchаnicаl рrореrtiеs оf WC-Cо hаrd аllоy wаs cоnsidеrеd. Аnd ligаturе hеlрs tо rеducе thе sizе оf grаins. Аmоng thе hаrd аllоys, VK аllоys hаvе smаllеr grаin structurеs ^n thоsе with thе sаmе rantont оf Cо, hаvе highеr imраct tоughnеss аnd thе highеst bеnding strеngth. By аllоying thе sоlid аllоy аnd rеmоving imрuritiеs from ^ rаw mаtеriаl tо рrоducе it in thе fоrmаtiоn оf thе structurе оf thе sоlid аllоy it is imроrtаnt to аchiеvе thе minimum grаin sizе [9-12].
Рrоcеssing оf tungstеn rаw mаtеriаls is cаrriеd оut in аutоclаvеs аt high tеmреrаturе аnd high рrеssurе, аnd sоdium tungstаtе sоlutiоn is оbtаinеd. Аftеr рurificаtiоn frоm imрuritiеs, lеss sоlublе H2WО4, CаWО4 оr tungstаtе iоns аrе sераrаtеd by iоn еxchаngе. Cоmроunds in shеltiеs cоncеntrаtе - siliron, рhоsрhоrus, аrsеnic, mоlybdеnum, bаsе mеtаl tungstеn аnd оthеr cоmроunds form sоlublе sоdium sаlts Nа2SiОз, Nа8РО4, Nа2АsО4, Nа2MоО4, Nа2WО4 during аlkаlizing аt high tеmреrаturе, аnd cаlcium cаrbоnаtе (CаCОз) sаlt fоrmеd during аlkаlizing рrеciрitаtеs. Thе fоllоwing chеmicаl rеаctiоns оccur in thе рrоcеss оf аlkаlizаtiоn:
CaW04 + Na2C03 = Na2W04 + CaC03
Si02 + Na2C03 = Na2Si03 + CO2
Ca3 (P04)2 + 3Na2C03 = Na3As03 + CaC03
AS2O3 + 3Na3C03 = 2Na3As03
AS2O3 + 3Na3C03 + H2O = 2Na2H As03 + 2CO2
CaMo04 + Na2C03 = Na2Mo04 + CaC03
When decomposing tungsten concentrates using acids (HNO3, HCl), tungstic acid (H2WO4) is formed in the s olution and precipitates. Si, P, As impurities form heterophony tungstate's in acidic solutions, making it difficult to precipitate tungstic acid and causing partial loss of the base metal.
During the experimental work, it were found that the proportional change of the abrasive curvature of the samples in relation to the impact speed up to the critical point and after this point a sharp change in the size of the abrasive curvature could occur:
0.1 0.09 0.08
0.07
0.06
0.05 QL74 0.03 0.02 0.01 o
o 25 50 75 100 125 150 175200225
Fig.1. 1- bending of the "OUEOT" pile of the VK6 sample as a result of the impact of ore flow; 2 - Corrosion of the VK6 sample as a result of the impact of the ore flow of
the "Muruntau" mine.
A change in the size of the abrasive bodies also led to a change in the abrasive wear of hard samples [13-14]. In the process of friction of abrasive bodies with the sample, the use of wet abrasive particles also changes the area of abrasive bending and the impact angle of the particles [15-17] (Figure 1). If m is constant, the intensity of abrasive wear of the samples will not change. Determining and analyzing the influence of the size of the initial abrasive particles on the abrasive wear of hard alloy samples, it was confirmed that the increase in the size of the abrasive particles in the range of 0...200 pm increases the intensity of the abrasive wear.
By increasing the service life of each finger, the cost of purchasing polished fingers of VK-6 alloy with high strength is reduced. By increasing the average working life of each finger by at least 30-40%, it is planned to reduce the annual demand to 700 fingers and bring it to 2100 pieces per year.
Each high-strength VK-6 alloy finger is expected to have a life of at least 140 hours, reducing maintenance and repair costs for impact crushers
The next stage of ex perimental work is aimed at "Looking for solutions to reduce the intensity of abrasive wear in an abrasive wear environment and to improve the properties (chemical composition, hardness, processing) of the fingers
As a result, modern methods of physico-chemical analysis scientifically substantiated the use of GOST 3882-74 in improving the chemical composition, hardness, processing characteristics to increase the friction resistance parameter of VK-6 hard alloy fingers
Conclusion
Compared with imported analogues, the reason for the decrease in the wear resistance of VK hard alloy is due to the defect in its structure, that is, the grain size of tungsten carbide is responsible for the wear resistance and hardness, and its nano-size provides an increase in these indicators. The nanostructure is achieved by inhibiting the growth of WC grains, for example, by introducing 1% rhenium carbide into the alloy.
References:
[1]. Курлов А.С. Структура и свойства карбидов вольфрама различной дисперсности. Автореферат (специальность ВАК РФ 02.00.21), уч. ст. к. ф. -м. наук. 2007, Екатеринбург. - 26 с.
[2]. Рузиев У.Н., Гуро В.П., Шарипов Х. Т., Каюмов Б.Б., Ниязматов А. А. Сырье для модифицированных твердых сплавов на основе карбида вольфрама // С1петюа1 Jоurnаl оf ^акГ^ап. Vоlumе 1, Numbеr 77 (2022), 37-50. 1^:/^окогдЛ 0.51580/2022-1 /2710-1185.55
[3]. Рузиев У.Н., Гуро В.П., Шарипов Х. Т., Каюмов Б.Б., Ниязматов А. А. Выявление причин различной износостойкости изделий из твердого сплава ВК-6 устройств дробления АО «НГМК»// Узб. хим. журн. - 2022. -№1. - С.23-30. (02.00.00.№6).
[4]. Рузиев У.Н., Гуро В.П., Шарипов Х. Т., Каюмов Б.Б., Ниязматов А. А. Повышение прочности изделий из твердого сплава ВК-6 за счет совершенствования его структуры // Узб. хим. журн. - 2022. -№2. - С.27-32. (02.00.00.№6).
[5]. Асадова М.А., ^аюмов Б.Б., Бозоров А.Н. Корунд ;атнашган ;аттик; ;отишмали композитлар. KОMРОZITSЮN MАTЕRIАLLАR 1^у-tеxnikаviy vа атаПу jurnаli. №4/2022. - С.221-222
[6]. Асадова М.А., ^аюмов Б.Б., Бозоров А.Н. Вольфрам таркибли ;аттик; ;отишмалар таркибида учрайдиган углероднинг ;отишма хусусиятларига таъсири. KОMРОZITSЮN MАTЕRIАLLАR Нг^у4ехтк vа атаПу jumаli. №4/2022. - С.223-224.
[7]. Рузиев У.Н., Гуро В.П., Шарипов Х.Т., Каюмов Б.Б., Ниязматов А.А. Трибологические особенности твердых сплавов, легированных ванадием и рением. Республиканской конференции с зарубежным участием. «Инновационные технологии в химической и строительной отраслях промышленности и решение актуальных экологических проблем» 23-24 ноября 2021 года. - С.16
[8]. Жураев М.Н., Жумагулов А.Б., Темиров Т.Х., Каюмов Б.Б. Особенности магматизма Чакылкалянского рудного района (южный узбекистан) и их влияние на локализации апогранитоидного вольфрамового оруденения. Горный вестник. №3/2023.С.25-31.
[9]. Рузиев У.Н., Каюмов Б.Б., Ниязматов А.А, Гуро В.П. Твердые сплавы, легированные рением. Rеsрublikа miqyоsidаgi yоsh оПт1аг и^ип tаshkil еtilаyоtgаn оп1ауп ilmiy vа ilmiy-аmаliy а^итапк "Ютуо vа kimyоviy tеxnоlоgiyа yо'nаlishidаgi dоlzаrb тиатто1аг" 2021 -уИ, 20-21 dеkаbr. - С.403-405.
[10]. Шарипов Х.Т., ^аюмов Б.Б. Жахон амалиётида вольфрам рудалари ва концентратларини ;азиб олиш ва ;айта ишлаш холати. "Урта Осиё геологиясини урганишнинг хозирги холати ва исти;боллари" хал;аро илмий-амалий конференция. 2021 йил 23 декабрь, Навоий шахри. - С.313-316
[11]. ^аюмов Б.Б. Вольфрам карбид кукунини бириктирувчи моддалар. Узбекистон Республикаси Фанлар академияси Навоий булими ташкил этилганининг 5 йиллигига багишланган "Фан, таълим ва ишлаб чи;аришнинг интеграцияси-ривожланиш ва тара;;иёт гарови" хал;аро илмий-амалий конференция МАТЕРИАЛЛАРИ 9-10 июнь 2022 йил, Навоий шахри. - С.144-146.
[12]. ^аюмов Б.Б. BK Металлокерамик к;аттик; кртишмалар ишлаб чик;ариш технологияларини такомиллаштириш ва янгилаш. Узбекистон Республикаси Фанлар академияси Навоий булими ташкил этилганининг 5 йиллигига багишланган "Фан, таълим ва ишлаб чикаришнинг интеграцияси-ривожланиш ва тараккиёт гарови" халкаро илмий-амалий конференция МАТЕРИАЛЛАРИ 9-10 июнь 2022 йил, Навоий шахри. - С. 141 -144.
[13]. Рузиев У.Н., Эрназаров У.Р., Каюмов Б.Б., Ниязматов А.А., Гуро В.П., Шарипов Х.Т. Пути повышения прочности твердого сплава ВК-6. Сборник материалов Республиканской научно-практической конференции. Институт общей и неорганической химии АН РУз. Ташкент 12-14 май 2022 года. 61с
[14]. Каюмов Б.Б., Бозоров А.Н., Асадова М.А., Эрниезов Н.Б. WC-CO каттик котишмали махсулотларининг емирилишга бардошлилигини ошириш. Республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии получения композиционных материалов на основе местного и вторичного сырья» 14 -15 сентября 2023 г. 48c.
[15]. Негматов С.С., Эрниезов Н.Б., Бозоров А.Н., Негматов Ж.Н., Субанова З.А., Асадова М.А., Каюмов Б.Б. Роль ионообменных сорбентов для извлечение редкых и благородных металлов. Республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии получения композиционных материалов на основе местного и вторичного сырья» 14-15 сентября 2023 г. 49c.
[16]. Негматов С.С., Бозоров А.Н., Эрниезов Н.Б., Негматов Ж.Н., Субанова З.А., Гофуржонов Д.Г., Каюмов Б.Б., Асадова М.А. Сорбционного способа технология переработки техногенного сырья для извлечения редких металлов. Республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии получения композиционных материалов на основе местного и вторичного сырья» 14-15 сентября 2023 г. 50-52c.
[17]. Каюмов Б.Б., Бозоров А.Н., Эрниезов Н.Б., Негматов Ж.Н., Асадова М.А., Жалилов Ш.Н. Вольфрам хомашёсини аралашмалардан тозалаш технологиясининг ахамияти. Республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии получения композиционных материалов на основе местного и вторичного сырья» 14-15 сентября 2023 г. 52-53c..
[18]. Каюмов Б.Б., Асадова М.А., Негматов Ж.Н., Тешабоев А.М., Гайратов Ж.Г., Бозоров А.Н., Абдисаторов Д.Н. Технология измельчение руды месторождения Каульды. Республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии получения композиционных материалов на основе местного и вторичного сырья» 14-15 сентября 2023 г. 86-87c.
[19]. Каюмов Б.Б., Асадова М.А., Бозоров А.Н. Модифицирование твёрдого сплава ВК-6 и ВК-8 с целью повышения износостойкости путём легирования его рением. Научный журнал Издается ежемесячно с декабря 2013 года Является печатной версией сетевого журнала ипмегеит: технические науки. Часть 2. Москва 2023. Октябрь 2023 г. 8-13c