Вплив хрому на мікроструктуру та механічні властивості керамічних композитів WCoB–TiC

Анотація

Проаналізовано механічні та електронні властивості твердих фаз W₂CoB₂ в кера­мічних композитах WCoB–TiC з різним вмістом Cr за допомогою розрахунків з перших принципів. Експериментально досліджено мікроструктуру, твердість, міцність на поперечний розрив та тріщиностійкість (K_Ic) керамічних композитів WCoB–TiC з різним вмістом Cr. Розрахунки з перших принципів продемонстрували, що додавання невеликої кількості Cr сприяє росту модуля об’ємної пружності матеріалу. Однак зі збільшенням концентрації Cr модуль об’ємної пружності зменшувався. Крім того, виявлено, що легування хромом ефективно підвищує тріщиностійкість матеріалу, що пояснюється зміцненням ковалентних властивостей хімічного зв’язку B–Cr з вищими концентраціями Cr. Результати експерименту показали, що легування хромом зменшує густину кубічно-структурних керамічних композитів. Втім, невелика кількість Cr дозволяє оптимізувати розмір зерен твердих фаз, тим самим покращуючи загальні механічні властивості композитів. Керамічні композити WСoB–TiC демонстрували найвищі значення твердості, міцності на поперечний розрив та тріщиностійкість: 92,3 HRA, 906,5 МПа та 12,45 МПа × м^1/2, відповідно, при вмісті хрому 2,0% (мас.).