Recientemente, investigadores de la Universidad de Fuzhou doblaron in situ láminas de fibra de carburo cementado WC-Co dopado con vanadio y observaron el crecimiento de las grietas con un microscopio electrónico de transmisión. Se utilizó AC-STEM para caracterizar y comparar las configuraciones atómicas antes y después de la fractura de la interfaz WC-Co, se propuso la ruta de fractura del enlace a escala atómica y se utilizaron cálculos de DFT para verificar el comportamiento de fractura observado en el experimento. Los artículos relevantes se publicaron en la revista "Materials Science and Technology".
Enlace del artículo:
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.09.021 p>
La imagen del microscopio electrónico de transmisión de la Figura 1 muestra un experimento de flexión TEM in situ de una placa delgada FIB. (a) Estado antes de la carga, (b) no se encontraron grietas después de 3 minutos de carga continua, (c) muesca causada por la grieta y (d, e) propagación de la grieta a lo largo de la interfaz WC-Co. Las grietas en (f) desvían las partículas de WC adyacentes.
La Figura 2 AC-STEM describe la interfaz de fase antes de la fractura de WC-Co. (a, b) Líneas Kikuchi de la fase de enlace de Co y granos de WC, (c) imagen HAADF de alta resolución de la interfaz de fase, (dg) imágenes EDS de la interfaz de fase, (h) perfil de línea de intensidad EDS y (I) análisis del perfil de composición .
Fig. 3 Caracterización sistemática de la interfaz WC-Co fracturada (a) imagen HAADF del plano de escisión en el lado WC, (b-e) imágenes EDS de la interfaz de fase, (f) perfil de línea de intensidad EDS y (g) análisis del perfil de composición.
Figura 4 (a) Estructura de interfaz optimizada DFT de la interfaz WC-Co dopada con vanadio. (b) Trabajo realizado por fractura en la interfaz de cada capa de WSEP.
Este estudio proporciona observaciones de resolución atómica de la superficie de fractura desde la interfaz de enlace simple de WC-Co dopado con V y proporciona una nueva comprensión del mecanismo de falla con la ayuda de cálculos de primeros principios. Las tres capas atómicas inducidas por la segregación, junto con la red cristalina de las partículas de WC, presentan una gran tenacidad. Por otro lado, la red amorfa entre la estructura de superred de tres capas y la fase de cobalto orientada aleatoriamente reduce la fuerza de unión entre capas, lo cual se verifica mediante cálculos teóricos. Construir una interfaz WC-Co con una red ** puede ser un método eficaz para mejorar las propiedades mecánicas del carburo cementado.
Aunque este estudio revela que la interfaz WC-Co es la interfaz de fractura preferencial bajo carga mecánica, esto no indica necesariamente que la interfaz WC/Co sea uno de los componentes clave más débiles en los compuestos WC-Co. . El presente estudio tuvo como objetivo comparar la resistencia de diferentes capas interfaciales en la interfaz WC-Co dopada en V que se encuentra comúnmente en el carburo cementado fabricado comercialmente. Se necesitan estudios sistemáticos en el futuro para comparar la fuerza de unión interfacial de diferentes adhesivos.
En resumen, se estudiaron la estructura atómica y las propiedades químicas de la superficie de la fractura mediante imágenes HAADF con corrección de aberración y análisis del espectro de energía. Al comparar la interfaz WC/Co antes y después de la fractura, se encontró que la estructura de tres capas similar a fcc que contiene V se fracturó junto con la fase de Co adyacente. Los cálculos de DFT muestran que las características de unión de la interfaz y la red no ** reducen la fuerza de unión entre capas (Artículo: Xiao Taiyang)