Eenvoudige synthese van hoge entropie carbide gebaseerde cermets

Gecementeerde carbiden en cermets zijn WC en TiCN gebaseerde composieten waarin harde fasen zijn ingebed in een Co-Ni binder. Sinds meer dan 90 jaar worden gecementeerde carbiden gebruikt voor verschillende slijtage toepassingen, b.v. snijgereedschappen, boren, enz. Vanwege gezondheids, economische en toelevering risico's zijn er de afgelopen jaren echter serieuze inspanningen geleverd, zowel op industrieel als academisch niveau, voor het vinden van alternatieven om WC als harde fase en Co als binder te vervangen. Onlangs is aangetoond dat NbC, vanwege zijn fysische en chemische eigenschappen, een uitstekend potentieel biedt om wolfraamcarbide te vervangen voor slijtage toepassingen. Bovendien kan het worden verwerkt via de conventionele poedermetallurgische route die momenteel wordt gebruikt voor de productie van gecementeerde carbiden. De oxiden en carbide van niobium zijn volledig REACH-geregistreerd en recent werden nieuwe afzettingen van niobiumerts gelocaliseerd. Nikkel heeft niet dezelfde gevaarlijke REACH classificatie als kobalt en wordt daarom voorgesteld voor het vervangen van Co. Vanwege de hogere stapelfout energie is de vervormingsversteviging van nikkel slechts matig, waardoor het minder effectief is in het dissiperen van energie tijdens scheurpropagatie. Legeringen met hoge entropie (HEA) met eenvoudige kristalstructuur (bijv. fcc, bcc), een hogere combinatie van sterkte en taaiheid, oxidatiebestendigheid, thermische stabiliteit en poedermetallurgische verwerkbaarheid, maken van deze nieuwe familie van legeringen een potentiële kandidaat om als binder te gebruiken in hardmetalen. Een eerste cermet op basis van een HEA werd gerapporteerd door Gang Zhu et al. in 2013, waarin ze de gezamenlijke verbetering van hardheid en taaiheid aantoonden en sindsdien hebben meerdere competitieve vergelijkingen onderzoekers gemotiveerd om de enorme samenstellingsruimte van HEAs verder te verkennen om de beste combinatie van eigenschappen te verwerven die geschikt zijn voor veeleisende slijtage toepassingen. Deze studie is gericht op de ontwikkeling van de volgende generatie ecologisch duurzame NbC-gebaseerde cermets met legeringen met een hoge entropie als binder.