CC BY
0
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Научная статья УДК 621.762.5
http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-120-127
Формирование наноструктурных материалов WC-W-Co-(Cu-Sn) методом инфильтрации пористых заготовок
Е.Г. Соколов, Д.А. Голиус, А.В. Озолин, А.Г. Биджев
Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия
Аннотация. Сформирована спеченная твердосплавная матрица с равномерным распределением структурных составляющих, не содержащая мягких участков с пониженной износостойкостью, прочно удерживающая алмазы. Исследован фазовый состав, микроструктура образцов и химический состав структурных составляющих. Получен материал WC-W-Co-(Cu-Sn), имеющий гетерогенную структуру с равномерным распределением наночастиц комплексного карбида (W,Co)6C, упрочняющих пропиточный материал в пространствах между твердыми частицами карбида вольфрама. Выявлена особая роль массопереноса кобальта через жидкую фазу в структурообразовании материалов.
Ключевые слова: нанопорошок, карбид вольфрама, комплексный карбид, инфильтрация, массоперенос
Благодарности: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда N° 23 -29-00706 по теме: «Формирование управляемого массопереноса при жидкофазном спекании порошковых материалов, модифицированных тугоплавкими наночастицами», https://rscf.ru/project/23-29-00706/
Для цитирования: Формирование наноструктурных материалов WC-W-Co-(Cu-Sn) методом инфильтрации пористых заготовок / Е.Г. Соколов, Д.А. Голиус, А.В. Озолин, А.Г. Биджев // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2025. № 1. С. 120-127. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-120-127.
Original article
Formation of nanostructured materials WC-W-Co-(Cu-Sn) by infiltration of porous compacts
E.G. Sokolov, D.A. Golius, A.V. Ozolin, A.G. Bidzhev
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia
Abstract. Objective of this work is to obtain a sintered carbide matrix with a uniform distribution of structural components, free from soft areas with reduced wear resistance. The phase composition, microstructure of the samples and chemical composition of structural components were investigated. As a result, WC-W-Co-(Cu-Sn) material was obtained, having a heterogeneous structure with an even distribution of complex carbide (W,Co)6C nanoparticles. These nanoparticles strengthen the impregnated material in the spaces between tungsten carbide particles. The special role of cobalt mass transfer through the liquid phase in the structure formation of materials has been revealed.
Keywords: nanopowder, tungsten carbide, complex carbide, infiltration, mass transfer
Acknowledgments: this research was carried out with the support of the Russian Science Foundation grant No. 23-29-00706 on the topic: «Formation of controlled mass transfer during liquid-phase sintering of powder materials modified with refractory nanoparticles», https://rscf.ru/en/project/23-29-00706/
For citation: Formation of nanostructured materials WC-W-Co-(Cu-Sn) by infiltration of porous compacts / E.G. Sokolov, D.A. Golius, A.V. Ozolin, A.G. Bidzhev. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Techn. nauki=Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2025;(1):120-127. (In Russ.). http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-120-127.
© Соколов Е.Г., Голиус Д.А., Озолин А.В., Биджев А.Г., 2025
120
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Введение
Для бурения геологоразведочных скважин в твердых породах применяют алмазные коронки [1-3]. Как правило, такие коронки имеют стальной корпус, к которому припаяна матрица, оснащенная зернами алмазного абразива или вставками, изготовленными из поликристаллического алмаза или алмазно-твердосплавного композита [4].
Матрицы буровых коронок получают пропиткой пористых заготовок расплавами или горячим прессованием. Структура матрицы обычно состоит из твердых частиц карбидов, пространства между которыми заполнены более легкоплавким и пластичным связующим. В качестве последнего применяют сплавы на основе меди, никеля, железа, высокоэнтропийные сплавы [5-8].
Для обеспечения эффективного разрушения породы необходимо, чтобы алмазы выступали из поверхности матрицы и внедрялись в породу при вращении и осевой подаче коронки [1, 9]. В процессе бурения алмазы подвергаются изнашиванию, при этом, если износ матрицы соответствует износу алмазов, работоспособность коронки сохраняется.
При бурении пород различной твердости и абразивности применяют коронки с матрицами, имеющими соответствующую твердость и износостойкость [10]. В частности, матрицы стандартных коронок для бурения монолитных и трещиноватых пород малой и средней абра-зивности получают на основе сплавов ВК15 или ВК20 с твердостью 20 - 36 HRC [5]. Порошки твердых сплавов помещают с алмазами в графитовые или стальные формы, уплотняют и затем пропитывают медью, оловянной бронзой или другими медными сплавами. Расплавы меди образуют на вольфрамокобальтовых твердых сплавах меньшие краевые углы смачивания, чем на чистом карбиде вольфрама [11]. Увеличение содержания кобальта в твердом сплаве с 15 до 20 % по массе способствует более стабильной пропитке материала расплавом меди, но приводит к заметному снижению твердости и стойкости к абразивному износу [5]. В структуре композитов WC-Co-Cu присутствуют большие области кобальтовых и медных включений, имеющие невысокую твердость. Под действием абразивного шлама, образующегося при бурении, эти области подвергаются интенсивному износу, что приводит к преждевременному выпадению алмазов из матрицы.
Для предотвращения неравномерного изнашивания матриц в них вводят нанопорошки твердых тугоплавких материалов, таких как карбид ниобия, шпинель, карбид и оксид кремния, а также 9-фаза (Co2W4C) [12-15]. Твердые нано-частицы, располагаясь в пространствах между микропорошками карбидов, упрочняют связующий материал, заполняющий эти пространства. Тем самым исключается формирование областей с пониженной твердостью в структуре твердосплавного материала.
Важной характеристикой матриц буровых инструментов является их способность прочно удерживать алмазы [16]. Высокая адгезия матрицы к алмазу достигается в том случае, если матрица содержит карбидообразующие элементы, такие как Nb, V, Ti, Mo, W [17]. Нанопо-рошки карбидов и оксидов химически инертны к алмазу, поэтому введение таких нанопорош-ков не улучшает адгезию твердосплавного материала к алмазам. В связи с этим в настоящей работе предлагается ввести в порошковый материал WC-Co наночастицы металлического вольфрама, являющегося активным карбидообразу-ющим элементом.
Цель исследования - получение спеченной твердосплавной матрицы с равномерным распределением структурных составляющих, не содержащей мягких участков с пониженной износостойкостью, прочно удерживающей алмазы.
Оборудование, материалы и методы исследования
Для экспериментальных исследований приготовлены порошковые смеси, состав которых приведен в табл. 1.
Таблица 1 Table 1
Состав порошковых прессовок до пропитки расплавом бронзы The composition of powder presses before impregnation with bronze melt
№ материала Содержание компонентов, % по массе
WC Co нанопорошок W
1 77 20 3
2 75 20 5
3 73 20 7
Использованы следующие порошки: карбид вольфрама Diatuc-2000 и кобальт Diacob-1600 со средним размером частиц 2 и 1,6 мкм соответственно (произведены компанией <фг. Fritsch», Германия); нанопорошок вольфрама со средним размером частиц 80 нм, полученный плазмохи-мическим способом («Плазмотерм», Россия).
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Из порошковых материалов (см. табл. 1) односторонним статическим прессованием под давлением 420 МПа получены образцы диаметром 21 мм и высотой 5 мм. Плотность и пористость прессовок определяли весовым методом, после чего помещали их в графитовые формы и пропитывали оловянной бронзой Бр010 в вакууме при 1100 °С в течение 20 мин.
Фазовый состав полученных материалов исследован методом рентгеноструктурного анализа на дифрактометре ДРОН-3М («Буревестник», Россия). Для исследования на просвечивающем электронном микроскопе из спеченных образцов вырезали тонкие листы. С этой целью использовали двулучевой сканирующий электронный микроскоп Helios G4CX FEI (США). Вырезку осуществляли посредством фокусированного ионного луча (FIB) при ускоряющем напряжении 30 кВ. Полученные образцы исследовали на просвечивающем электронном микроскопе JEOL JEM 2100 Plus, оснащенном энергодисперсионным анализатором JEOL EX-24261M1G5T (Япония), при этом определяли химический состав структурных составляющих и распределение элементов в структуре материалов. Микроструктура материалов исследована на сканирующем электронном микроскопе EVO HD 15 («Carl Zeiss», Германия). Твердость полученных материалов измерена по методу Роквелла (шкала «С») на твердомере ТК-2М.
Результаты и их обсуждение
Установлено, что с увеличением содержания нанопорошка вольфрама пористость прессовок уменьшается (рис. 1).
заполняют пространства между микрочастицами карбида вольфрама. Полученные прессовки имели открытую пористость со сквозными поровыми каналами, что обеспечило их сквозную инфильтрацию расплавом бронзы.
Рентгеноструктурный анализ показал, что после пропитки бронзой исследуемые материалы состоят из следующих фаз (рис. 2): карбид вольфрама WC, комплексный карбид (W,Co)6C, метастабильное электронное соединение Сш3^п
и твердый раствор олова в меди (а-фаза).
16000 -
о
л
* Cu,a7Sn
a
V (W,Co)5C
-
I 7
- 1 V ♦ 1 1
1 1 Т> I I 1* 57 11 v «v^7 1
1 1 У IlVV 1 IIJ Vil Д v J A* jfft II v
,., .11, .1,11. ,1.,. ,1.
WC
20 30 40 50
2е,
90 100 110 120 130
Со К
Рис. 2. Рентгеновская дифрактограмма спеченного материала № 2
Fig. 2. X-ray diffractogram of sintered material No. 2
В материале, содержащем 3 % по массе вольфрама, кроме указанных фаз, присутствует a-Co. Металлический вольфрам в исследованных образцах не обнаружен. В табл. 2 приведены параметры кристаллических решеток, а также объемные и весовые доли фаз в материале 2 (полученном из шихты, содержащей 5 % по массе вольфрама).
Таблица 2 Table 2
Параметры кристаллических решеток и доли фаз в структуре материала №2 Parameters of crystal lattices and the fraction of phases in the structure of material No.2
4 5 6 W, % по массе
Рис. 1. Пористость прессовок в зависимости от содержания нанопорошка вольфрама Fig. 1. Porosity of compacts depending on the content of tungsten nanopowder
Уплотнение исследуемых материалов, состоящих из непластичных составляющих, происходит преимущественно за счет перегруппировки частиц, при этом наночастицы вольфрама
Фаза Тип кристаллической решетки Параметры решетки Объемная доля, % Весовая доля, %
WC гексагональная а = 2,91; с = 2,84 44,3 53,0
(W,Co)6C кубическая (тип FeзWзC) а = 10,91 19,4 22,4
Cu13,7Sn кубическая объем-ноцентрированная а = 3,68 20,7 13,7
a-фаза кубическая объем-ноцентрированная а = 3,57 15,6 11,0
Данные в табл. 2 находятся в соответствии с рентгеновской дифрактограммой, представленной на рис. 2. Установлено, что объемная
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
доля комплексного карбида в струк-
туре материалов прямо пропорциональна содержанию нанопорошка вольфрама в исходной шихте (табл. 1).
Формирование в материалах комплексного карбида подтверждается результатами просвечивающей электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа. На рис. 3, а представлены карты распределения углерода, кобальта и вольфрама, которые получены на просвечивающем электронном микроскопе при исследовании тонкой фольги, вырезанной из поверхностного слоя материала 2. Видны структурные составляющие, в которых содержатся одновременно углерод, кобальт и вольфрам.
I 1.0 мт
1.0 мт
150 -
135 -
120 -
105 -
90 -
75 -
60 -
45 -
30 -
15 -
0
l^jjmjlluilt iL fil,.I
Jiùj
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Энергия, кэВ
б
Рис. 3. Карты распределения элементов (а) и рентгеновский спектр выделенной области (б) в спеченном материале № 2
Fig. 3. Maps of the distribution of elements (a) and the X-ray spectrum of the selected region (б) in sintered material No. 2
На рис. 3, б видим рентгеновский спектр выделенной области, которая содержит следующие элементы, % по массе: 2,2 C; 25 Co; 72,8 W.
По химическому составу эта область соответствует комплексному карбиду Частица комплексного карбида при более высоком увеличении показана на рис. 4. В полученных материалах частицы карбида имеют форму, близкую к равноосной, их размеры находятся в интервале 130 - 390 нм. Таким образом, эти частицы имеют больший размер, чем нано-частицы вольфрама, введенные в шихту.
Рис. 4. Частица комплексного карбида (W,Co)6C в структуре спеченного материала Fig. 4. A particle of (W,Co)6C complex carbide in the structure of sintered material
Спеченные материалы 2, 3 имеют структуру, состоящую из равномерно распределенных частиц карбидов различной дисперсности, соединенных медно-оловянным сплавом (рис. 5). В пространствах между микрочастицами карбида вольфрама распределены наночастицы комплексного карбида (W,Co)ôC. Частицы кобальта в структуре указанных материалов отсутствуют. Области с пониженной твердостью, состоящие из металлического кобальта и медных сплавов, не наблюдаются. В полученных материалах обнаружена незначительная пористость, составляющая 3 - 5 %. Поры - изолированные, равноосной формы, имеют размер 0,4 - 1,7 мкм (рис. 5).
Процесс формирования описанной структуры состоял из следующих этапов:
- при нагреве прессовок происходила диффузия углерода из частиц карбида вольфрама в наночастицы вольфрама, сопровождающаяся образованием карбидов;
- плавление бронзы и ее инфильтрация в поры прессовки;
- неполное растворение частиц кобальта расплавом бронзы [18], которое способствовало улучшению смачивания частиц карбидов расплавом и более стабильной инфильтрации прессовки [5, 11];
а
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
- осаждение кобальта из жидкой фазы на поверхность наночастиц вольфрама и карбида вольфрама. Диффузия кобальта в наночастицы, по-видимому, привела к формированию комплексного карбида ^,Со)бС;
- при последующем охлаждении происходила кристаллизация жидкой фазы в виде твердого раствора на основе Си (а-фаза) и электронного соединения Сшз^п, содержащих некоторое количество растворенного кобальта [18].
Рис. 5. Микроструктура материала № 2, полученного из шихты с содержанием 5 % по массе вольфрама Fig. 5. Microstructure of material No. 2 obtained from a charge with a content of 5 wt. % tungsten
Отметим особую роль массопереноса кобальта в формировании структуры материалов WC-W-Co-(Cu-Sn).
В системах, состоящих из частиц двух металлов и смачивающей их жидкой фазы, возникает массоперенос через жидкую фазу, направленный к частицам металла, обладающего наибольшей поверхностной энергией [19]. Компоненты системы WC-W-Co, находящиеся в твердом состоянии при инфильтрации бронзой, имеют следующие значения поверхностной энергии, Дж/м2: карбид вольфрама 1,85 - 4,1; вольфрам 3,27; а-кобальт 2,52 - 2,55 [20, 21]. В таких условиях энергетически выгоден перенос кобальта через жидкую фазу на поверхность частиц вольфрама и карбида вольфрама. Нано-порошок вольфрама с размером частиц ~80 нм имеет большую удельную поверхность, что способствует увеличению диффузионного потока атомов кобальта и интенсивному его переносу на поверхность вольфрама. Массоперенос кобальта через жидкую фазу привел к полному растворению кобальтовых частиц в материалах 2, 3 (см. табл. 1) и равномерному распределению кобальта в этих материалах. В материале 1 содержание наночастиц вольфрама было
недостаточным, как следствие, массоперенос кобальта был малоинтенсивным, и частицы кобальта сохранились в структуре спеченного материала.
Твердость материалов 2 и 3 составляет 35 - 38 HRC, что существенно выше, чем у аналогичного материала на основе твердого сплава ВК20 (пропитанного бронзой Бр010), имеющего твердость 32 HRC [5]. Объемная доля карбидной составляющей в полученных материалах и в аналогичном материале на основе ВК20 отличается незначительно. Основное отличие структуры состоит в том, что в материале WС-W-Co-(Cu-Sn) присутствуют наночастицы комплексного карбида ^,Со)бС, упрочняющие пропиточный материал в пространствах между твердыми частицами карбида вольфрама.
Заключение
Методом инфильтрации пористой заготовки получена матрица WС-W-Co-(Cu-Sn) для бурового алмазного инструмента, имеющая гетерогенную структуру с равномерным распределением наночастиц комплексного карбида ^,Со)бС, упрочняющих пропиточный материал в пространствах между твердыми частицами карбида вольфрама. Матрица WС-W-Co-(Cu-Sn) имеет твердость 35 - 38 ИЯС, повышенную по сравнению с аналогами. Такая структура получена за счет введения в шихту нанопорошка вольфрама в количестве 5 - 7 % по массе. Особую роль в формировании указанной структуры играл массоперенос кобальта через жидкую фазу к поверхности наночастиц вольфрама, обеспечивший равномерное распределение кобальта в материале.
Дальнейшие исследования будут направлены на создание алмазосодержащих композитов с матрицами WС-W-Co-(Cu-Sn) и изучение их механических и функциональных свойств. В частности, будет изучено влияние наночастиц вольфрама на взаимодействие матриц с алмазом.
Список источников
1. Будюков Ю.Е., Власюк В.И., Спирин В.И. Алмазный породоразрушающий инструмент. Тула: ИПП «Гриф и К», 2005. С. 288.
2. Wang Z., Sun W., Kang J., Tao Y., Tan S., Duan L. Influence of drilling technology on wear evolution of impregnated diamond bits // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024. Vol. 123. P. 106793. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2024.106793.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
3. Liu W., Gao D. Study on the anti-wear performance of diamond impregnated drill bits // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2021. Vol. 99. P. 105577. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2021.105577.
4. Нескоромных В.В., Попова М.С., Баочанг Л. Разрушение горных пород при бурении скважин алмазным буровым инструментом: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2020. C. 268
5. Влияние состава, структуры и свойств матриц на стойкость алмазного бурового инструмента / Н.И. Полушин, А.В. Богатырев, А.И. Лаптев, М.Н. Сорокин // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2016. № 1. С. 60-66. DOI: 10.17073/1997-308X-2016-1-60-66.
6. Luno-Bilbao C., Polvorosa N.G., Veiga A., Iturriza I. New strategies based on liquid phase sintering for manufacturing of diamond impregnated bits // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024. Vol. 119. P. 106540. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2023.106540.
7. Акимова М.П., Шарин П.П. Структура алмазосодержащего материала на основе карбида вольфрама с пропиткой расплавом эвтектики железо - углерод // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. 2022. Т. 24, № 23. С. 25-32. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.3.03.
8. Gao Y., Xiao H., Li B., Liu Y. Enhanced drilling performance of impregnated diamond bits by introducing a novel HEA binder phase // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024. Vol. 118. P. 106449. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2023.106449.
9. Wang Z., Sun W., Kang J. et al. Influence of drilling technology on wear evolution of impregnated diamond bits // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024. Vol. 123. P. 106793. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2024.106793.
10. Увеличение эффективности бурения скважин путем применения алмазных коронок с рациональным составом материала их матриц / А.М. Беклемишев, Т.Ю. Будюкова, В.И. Спирин, Ю.Е. Будюков // Приоритетные направления развития науки и технологий: доклады XXIX международной науч.-практич. конф.; под общ. ред. В.М. Панарина. - Тула: Инновационные технологии, 2021. С. 225-227.
11. Silva V.L., Fernandes C.M., Senos A.M.R. Copper wettability on tungsten carbide surfaces // Ceramics International. 2016. Vol. 42. Issue 1. Part B. Pp. 11911196. DOI: 10.1016/j.ceramint.2015.09.050.
12. Huang S.G., Liu R.L., Li L.et al. NbC as grain growth inhibitor and carbide in WC-Co hardmetals // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2008. Vol. 26. Issue 5. Pp. 389-395. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2007.09.003.
13. Анализ микроструктуры вольфрамокобальтовых твердых сплавов с ультрадисперсными модификаторами для рабочих элементов буровой техники / М.И. Васильева, А.В. Сивцева, М.В. Федоров и др. // Фундаментальные исследования. 2012. № 9-3. С. 651-655.
14. Технология приготовления твердосплавной шихты с упрочняющими наноразмерными частицами для изготовления матрицы алмазных инструментов / П.П. Шарин, М.И. Васильева, Г.Г. Винокуров, В.Е. Гоголев // Новые материалы и технологии в условиях Арктики: м-лы междунар. симпозиума, Якутск, 25-27 июня 2014 г. / СВФУ им. М. К. Аммосова. Якутск: Центр научного знания «Логос», 2014. С. 485-489.
15. Konyashin I., Schäfer F., Cooper R.J. et al. Novel ultra-coarse hardmetal grades with reinforced binder for mining and construction / // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2005. Vol. 23. Pp. 225-232. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2005.03.007.
16. Flegner P., Kacur J., Durdan M. et al. Significant damages of core diamond bits in the process of rocks drilling // Engineering Failure Analysis. 2016. Vol. 59. Pp. 354-365. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2015.10.016.
17. Artini C., Muolo M.L., Passerone A. Diamond-metal interfaces in cutting tools: a review // Journal of Materials Science. 2012. Vol. 4. No. 7. Pp. 3252-3264. DOI: 10.1007/s10853-011-6164-6.
18. Растворение-осаждение и рост зерна кобальта при жидкофазном спекании порошковых материалов Cu-Sn-Co и Cu-Sn-Co-W / Е.Г. Соколов, А.В. Озолин, Э.Э. Бобылев и др. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2024. Т. 18, № 4. С. 26-34. DOI 10.17073/1997-308X-2024-4-26-34.
19. Sokolov E.G., Ozolin A.V., Golius DA. et al. Formation of controlled mass transfer in liquid metal solutions: a rewiew / // JP Journal of Heat and Mass Transfer. 2024. Vol. 37. No. 2. Pp. 217-233. DOI: 10.17654/ 0973576324015.
20. Quesne M.G., Roldan A., de Leeuw N.H., Catlow C.R.A. Bulk and surface properties of metal carbides: implications for catalysis // Physical Chemistry Chemical Physics. 2018. Vol. 20. No. 10. Pp. 6905-6916. DOI: 10.103 9/c7cp063 36a.
21. VitosL., RubanA.V., SkriverH.L., Kollar J. The surface energy of metals / // Surface Science. 1998. Vol. 411. Pp. 186-202. DOI: 10.1016/S0039-6028 (98)00363-X.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
References
1. Budyukov Yu.E., Vlasyuk V.I., Spirin V.I. Diamond rock-breaking tool. Tula: IPP «Vulture and K»; 2005.288 p. (In Russ.).
2. Wang Z., Sun W., Kang J., Tao Y., Tan S., Duan L. Influence of drilling technology on wear evolution of impregnated diamond bits. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024;(123):106793. DOI:10.1016/j.ijrmhm.2024.106793.
3. Liu W., Gao D. Study on the anti-wear performance of diamond impregnated drill bits. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2021;(99):105577. D0I:10.1016/j.ijrmhm.2021.105577
4. Neskoromnykh V.V., Popova M.S., Baochang L. Destruction of rocks during drilling with a diamond drilling tool: monograph. Krasnoyarsk: SFU; 2020. 268 p. (In Russ.).
5. Polushin N.I., Bogatyrev A.V., Laptev A.I., Sorokin M.N. Influence of the composition, structure and properties of matrices on the durability of diamond drilling tools. News of higher educational institutions. Powder metallurgy and functional coatings. 2016;(1):60-66. DOI: 10.17073/1997-308X-2016-1-60-66. (In Russ.).
6. Luno-Bilbao C., Polvorosa N.G., Veiga A., Iturriza I. New strategies based on liquid phase sintering for manufacturing of diamond impregnated bits // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024;(119): 106540. D0I:10.1016/j.ijrmhm.2023.106540.
7. Akimova M.P., Sharin P.P. The structure of a diamond-containing material based on tungsten carbide impregnated with a melt of iron-carbon eutectic. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering. Materials science. 2022; 24(23):25-32. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.3.03. (In Russ.).
8. Gao Y., Xiao H., Li, B., Liu Y. Enhanced drilling performance of impregnated diamond bits by introducing a novel HEA binder phase. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024;(118):106449. D0I:10.1016/j.ijrmhm.2023.106449.
9. Wang Z., Sun W., Kang J., Tao Y., Tan S., Duan L. Influence of drilling technology on wear evolution of impregnated diamond bits. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2024;(123):106793. D0I:10.1016/j.ijrmhm.2024.106793.
10. Beklemishev A.M., Budyukova T.Yu., Spirin V.I., Budyukov Yu.E. Increasing the efficiency of drilling wells by using diamond crowns with a rational composition of the material of their matrices. Priority directions for the development of science and technology: XXIX International Scientific and Practical Conference. Tula. October 28. 2021. Pp. 225-227. (In Russ.).
11. Silva V.L., Fernandes C.M., Senos A.M.R. Copper wettability on tungsten carbide surfaces. Ceramics International. 2016;42(1):1191-1196. DOI:10.1016/j.ceramint.2015.09.050.
12. Huang S.G., Liu R.L., Li L., Van der Biest O., Vleugels J. NbC as grain growth inhibitor and carbide in WC-Co hardmetals. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2008;26(5):389-395. DOI:10.1016/j.ijrmhm.2007.09.003.
13. Vasilyeva M.I., Sivtseva A.V., Fedorov M.V. et al. Analysis of the microstructure of tungsten-cobalt hard alloys with ultrafine modifiers for working elements of drilling equipment. Fundamental research. 2012;(9-3):651-655. (In Russ.).
14. Sharin P.P., Vasilyeva M.I., Vinokurov G.G., Gogolev V.E. Technology of preparation of a carbide charge with reinforcing nanoscale particles for the manufacture of a matrix of diamond tools. New materials and technologies in the Arctic: Proceedings of the international symposium.Yakutsk. June 25-27. 2014. NEFU. Yakutsk: Logos Scientific Knowledge Center. 2014. Pp. 485-489. (In Russ.).
15. Konyashin I., Schäfer F., Cooper R.J., Ries B.H., Mayer J., Weirich, T.E. Novel ultra-coarse hardmetal grades with reinforced binder for mining and construction. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2005;(23):225-232. DOI:10.1016/j.ijrmhm.2005.03.007.
16. Flegner P., Kacur J., Durdan M., Laciak M., Stehlikova B., Pastor M. Significant damages of core diamond bits in the process of rocks drilling. Engineering Failure Analysis. 2016;(59):354-365. DOI:10.1016/j.eng-failanal.2015.10.016.
17. Artini C., Muolo M.L., Passerone A. Diamond-metal interfaces in cutting tools: a review. Journal of Materials Science. 2012;4(7):3252-3264. DOI:10.1007/s10853-011-6164-6.
18. Sokolov E.G., Ozolin A.V., Bobylev E.E., Golius D.A., Arefieva S.A. Dissolution-precipitation and growth of cobalt grains during liquid-phase sintering of powder materials Cu-Sn-Co and Cu-Sn-Co-W. News of higher educational institutions. Powder metallurgy and functional coatings. 2024;18(4):26-34. DOI: 10.17073/1997-308X-2024-4-26-34. (In Russ.).
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
19. Sokolov E.G., Ozolin A.V., Golius D.A., Bobylev E.E., Arefeva S.A. Formation of controlled mass transfer in liquid metal solutions: a rewiew. JP Journal of Heat and Mass Transfer. 2024;37(2):217-233. DOI: 10.17654/0973576324015.
20. Quesne M.G., Roldan A., de Leeuw N.H., Catlow C.R.A. Bulk and surface properties of metal carbides: implications for catalysis. Physical Chemistry Chemical Physics. 2018;20(10):6905-6916. DOI: 10.1039/c7cp06336a.
21. Vitos L., Ruban A.V., Skriver H.L., Kollar J. The surface energy of metals. Surface Science. 1998;(411):186-202. DOI: 10.1016/S0039-6028(98)00363-X.
Сведения об авторах
Соколов Евгений Георгиевичя - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Инженерия систем управления, материалов и технологий в машиностроении», [email protected]
Голиус Дмитрий Александрович - ассистент, кафедра «Инженерия систем управления, материалов и технологий в машиностроении», [email protected]
Озолин Александр Витальевич - канд. техн. наук., мл. науч. сотрудник, НОЦ «Центр перспективных технологий и наноматериалов», [email protected]
Биджев Артем Григорьевич - студент, [email protected]
Information about the authors
Evgeny G. Sokolov - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department «Engineering of Control Systems, Materials and Technologies in Machine Building», [email protected]
Dmitry A. Golius - Assistant Lecturer, Department «Engineering of Control Systems, Materials and Technologies in Machine Building», [email protected]
Alexander V. Ozolin - Cand. Sci. (Eng.), Junior RSEC «Center for Advanced Technologies and Nanomaterials», [email protected]
Artem G. Bidzhev - student, [email protected]
Статья поступила в редакцию / the article was submitted 27.11.2024; одобрена после рецензирования / approved after reviewing 18.12.2024; принята к публикации / acceptedfor publication 10.01.2025.
