Исследователи Университета МИСИС завершили успешные испытания нового твердосплавного инструмента, оборудованного горными резцами для добычи каменного угля. Этот инструмент имеет вдвое больший запас ресурса по сравнению с существующими аналогами. Совместно с промышленным партнером, оборудование успешно прошло испытания на угольной шахте в Кузбассе. Улучшение свойств твердого сплава снизило износ и критическую деформацию рабочих элементов горнопроходческого оборудования.
Твердосплавный инструмент широко используется в различных отраслях промышленности, включая металлургию, машиностроение, горнодобычу полезных ископаемых, нефтегазовую отрасль и строительную индустрию.
Твердые сплавы представляют собой композиционные материалы, состоящие из карбидного скелета и металлической связки на основе металлов группы железа. В процессе эксплуатации твердосплавного инструмента в условиях высоких нагрузок и интенсивного износа, а также при высоких температурах до 1000°С, оборудование подвергается серьезным испытаниям. Эти условия могут привести к деградации и критическому снижению работоспособности инструмента.
«Сокращение срока службы инструмента может быть значительным при деформации его режущих кромок. Для повышения стойкости твердых сплавов часто вводят тугоплавкие карбиды, включая карбид тантала, что приводит к увеличению сопротивления деформации при высоких температурах», - пояснил д.т.н. Евгений Левашов, руководитель кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий в НИТУ МИСИС.
Исследователи университета МИСИС провели анализ механических свойств и структурных изменений твердых сплавов с добавлением карбида тантала, используя уникальный метод с одновременным нагревом и видеофиксацией структурных изменений электронно-прозрачных объектов непосредственно в колонне просвечивающего электронного микроскопа. Эта методика также позволила провести микромеханические испытания материалов при повышенных температурах. Подробности исследования опубликованы в научном журнале «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия».
(1).jpg)
«Мы выявили, что сопротивление деформации при повышенных температурах в твердом сплаве на основе вольфрама (WC–6 %Co), легированном карбидом тантала, обусловлено образованием в металлической матрице композита упрочняющих танталсодержащих наночастиц», - отметил к.т.н. Александр Зайцев, старший научный сотрудник лаборатории «In situ диагностика структурных превращений» научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.
Полученные результаты исследования открыли новые перспективы в стратегии легирования и улучшения технологии производства твердых сплавов. Расширение фундаментальных знаний о механизме деформации при повышенных температурах привело к созданию инструмента для добычи каменного угля с увеличенным в два раза ресурсом работы.
Источник информации : Пресс-релиз НИТУ МИСИС
