Sinterización de WC-Co reforzado con nanotubos de carbón, estudio interfacial y evaluación mecánica de la unión de carburo de tungsteno a una superaleación Inconel 600

Abstract

Tungsten carbide is a ceramic with higth hardness, resistance properties, oxidation, among others; but with low fracture toughness, that is the reason why by adding some binder material like Co its mechanical propierties are drastically improved, opening the posibility of its use for various uses. However, more content of Co properties like wear resistance will be sacrificed; that is why by adding reiforcement materiales like carbon nanotubes (NTC) or particles of MoN, to the powder of WC-6%Co it is intended to improve fracture toughness without afeccting other mechanical properties. In this way thermal treatments were carried out with convencional heating under Ar atmosphere, to the powders of WC-Co with and without the reiforcement material from 1380°C to 1420°C since 30 to 90 minutes holding, obtaning densities of around 90 % for the maximum time and temperature applied; through DRX were detected the phases WC; Co and in mesure that the temperature increased or holding time the phases W3Co3C; phases WC and Co4W2C for the samples with content of NTC, like the phases of WN and Co3W3N for the samples of with content of MoN. Through MEB it was possible to verify the evolution of the degree of sintering for the experimental conditions performed, appreciating less porosity and coalescence of particles at higher temperature or holding time. Respect to the the mechanical properties, an increase of 18.09% in fracture toughness of the sample is observed, to the sample with 10% vol. of NTC and a very small difference in hardness values.

El carburo de tungsteno es un cerámico de alta dureza con propiedades de resistencia al desgaste, oxidación entre otras; pero con baja tenacidad a la fractura, es por ello que al añadir algún material aglutinante como el Co se mejoran drásticamente sus propiedades mecánicas, abriendo la posibilidad de su utilización para diversos usos. Sin embargo, a mayor cantidad de contenido de Co se sacrifican propiedades como resistencia al desgaste; es por ello que mediante la adición de materiales de refuerzo como nanotubos de carbono (NTC) o partículas de MoN, a los polvos de WC-6%Co se pretende mejorar la tenacidad a la fractura sin afectar otras propiedades mecánicas. De esta forma se realizaron tratamientos térmicos mediante calentamiento convencional bajo atmósfera de Ar a polvos de WC-Co con y sin material de refuerzo de 1380°C a 1420°C desde 30 a 90 minutos, obteniendo densidades de hasta un 90% para el máximo tiempo y temperatura aplicados; mediante DRX se detectaron las fases WC, Co y a medida que se aumentó la temperatura y tiempo de permanencia la fase W3Co3C; las fases WC y Co4W2C para las muestras con contenidos de NTC, así como las fases WN y Co3W3N para las muestras con contenidos de MoN. Mediante MEB se pudo verificar la evolución del grado de sinterización para las condiciones experimentales realizadas, apreciando menor porosidad y coalescencia de particular a mayor temperatura o tiempo de permanencia. Respecto a las propiedades mecánicas se observa un aumento de 18.09% de tenacidad a la fractura de la muestra a la cual se le añadió 10% en vol. de NTC y una muy pequeña diferencia en valores de dureza.