Study of the sintering behavior of fine, ultrafine and nanocrystalline WC-Co mixtures obtained by high energy milling

Abstract

E Es st tu ud di io o d de el l c co om mp po or rt ta am mi ie en nt to o d du ur ra an nt te e l la a s si in nt te er ri iz za ac ci ió ón n d de e m me ez zc cl la as s W WC C--C Co o f fi in na as s, , u ul lt tr ra af fi in na as s y y n na an no oc cr ri is st ta al li in na as s o ob bt te en ni id da as s p po or r m mo ol li ie en n--d da a d de e a al lt ta a e en ne er rg gí ía a ( (• •) ) M.D. Salvador*, V. Bonache*, V. Amigó* y D. Busquets* R Re es su um me en n En este trabajo se ha estudiado el comportamiento, durante la sinterización, de mezclas WC-12Co finas, ultrafinas y nanométricas obtenidas por molienda de alta energía y de material nanométrico comercial, a fin de evaluar el efecto del tamaño de partícula y del proceso de obtención del polvo en la densificación, desarrollo microestructural y propiedades mecánicas del producto final. La consolidación de las mezclas se ha realizado mediante compactación uniaxial y sinterización en vacío y por compactación isostática en caliente. Los materiales sinterizados se han evaluado mediante medidas de densidad, dureza y tenacidad a fractura por indentación y se han caracterizado microestructuralmente mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto las mejoras en comportamiento resistente de los materiales obtenidos a partir polvos nanométricos, a pesar del engrosamiento de grano experimentado durante la sinterización, destacando el material nanométrico de molienda, que presenta valores de dureza superiores a los 1.800 HV. P Pa al la ab br ra as s c cl la av ve eWc-Co; Molienda de alta energía; Polvos nanocristalinos; HIP; Crecimiento de grano.S St tu ud dy y o of f t th h e e s si in nt te er ri in ng g b be eh ha av v i io o r r o o f f f fi in n e e, , u ul lt tr ra af fi in n e e a an nd d n na an no oc c r ry ys s t ta al ll li in ne e W WC C--C Co o m mi ix xt tu ur re es s o ob bt ta ai in ne ed d b by y h hi ig gh h e en ne er rg gy y m mi il ll li in ng g A Ab bs st tr ra ac ct tIn this work the sintering behaviour of fine, ultrafine and nanocrystalline WC-12Co mixtures obtained by high energy milling, as well as commercial nanopowders, have been studied, in order to evaluate the effect of the particle size and the powder processing, in the densification, microstructural development and mechanical properties of the final product. The consolidation of the mixtures has been made by uniaxial pressing and sintering in vacuum, and by hot isostatic pressing. The sintered materials have been evaluated by measures of density, hardness and indentation fracture toughness, and microstructurally characterized by optical microscopy and scanning and transmission electronic microscopy (SEM and TEM). The results show the improvements in resistant behaviour of the materials obtained from nanocrystalline powders, in spite of the grain growth experienced during the sintering. The best results were obtained for the milling nanocrystalline material, which presents values of hardness hig...