Hugoniot Characterization of WC-Ni Powders

Abstract

Tungsten Carbide mixed with Nickel (WC-Ni) is of great importance in applications that requires high levels of hardness and wear resistance due to the combination of properties granted by the presence of two different phases: Tungsten Carbide phase imparts the hardness and the strength while metallic matrix acts to increase ductility and toughness. The dynamic behaviour of WC-Ni powders, with Nickel content of 11% was studied under planar loading conditions. A gas gun was used to conduct planar impact experiments at velocities of 320, 500 and 620 m/s to determine the shock and wave propagation characteristics of the material stablishing the Hugoniot relations in different planes. When the material is shocked between 1.1 to 4.8 GPa, a steady shock wave is generated which propagates at a velocity ranging from 866 to 1620 m/s and transfers energy into particles that moves at velocities between 151 and 300 m/s after its passage. Based on the achieved results, recommendations will be made for performing future works aimed at improving the experimental technique, with the purpose of enhancing the understanding of the behaviour of materials when subjected to shock.

O carboneto de tungsténio com adição de uma matriz secundária de Níquel (WC-Ni) é de grande importância em aplicações em que são exigidas grandes valores de resistência e abrasão. Estas propriedades são garantidas pelas diferentes fases da estrutura, em que o WC garante rigidez enquanto que o Ni adiciona plasticidade e ductilidade ao material. O comportamento ao choque dos pós de WC-Ni (mistura com 11% de Níquel) é estudado com recurso a condições de impacto planar. Esta experiência recorre a um canhão de gás comprimido para realizar impactos a altas velocidades de projétil na ordem de 320, 500 e 620 m/s. Esta metodologia permite obter informação suficiente para caracterizar a propagação das ondas de choque no material estabelecendo a chamada relação de Hugoniot. Quando o impacto dos corpos gera pressões entre 1,1 e 4,8 GPa, é gerada uma frente de onda de choque que se propaga a velocidades compreendidas entre 866 e 1620 m/s. A passagem da onda no material transfere energia às partículas induzindo-lhes velocidades entre 151 e 300 m/s. Com base na análise dos resultados, são propostos trabalhos futuros para o melhoramento da metodologia experimental com o intuito de aprofundar o conhecimento do comportamento dos materiais face ao choque.