Фрактальная природа структурной неоднородности в спеченных твердых сплавах

Abstract

Исследованы особенности структуры твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Установлено, что структура характеризуется наличием иерархической неоднородности, степень которой возрастает с увеличением скорости процесса формообразования. Неоднородная иерархическая структура обладает фрактальными свойствами, при этом фрактальная размерность исследованных материалов изменяется в пределах 1.38–2 и является количественной оценкой неоднородности. Возрастание значения размерности свидетельствует о повышении однородности структуры. Первичным элементом иерархии является конгломерат карбидных частиц, поэтому оценить степень неоднородности можно по размеру и доле конгломератов в структуре. Установлено, что с возрастанием их доли до 20–22% прочностные свойства исследованных материалов снижаются на 35–40%.

Peculiarities of structure of hard alloys on tungsten carbide base were investigated. It is established that hierarchic nonuniformity takes place in the structure. Degree of nonuniformity increases with velocity of shape-forming process. Nonuniform hierarchic structure has fractal properties and for investigated materials the fractal dimension varies in the range 1.38–2. It is the quantitative evaluation of nonuniformity. Dimension value increase is the evidence of uniformity increasing. Conglomerate of carbide particles is the basic element of hierarchy, therefore its size and volume fracture in the structure may be used for evaluation of nonuniformity. It is established that strength properties of investigated materials decrease by 35–40% with conglomerate fracture increase up to 20–22%.