Формування надтвердих композитів групи BL у системі cBN-TiC-WC-(Al) в умовах високих р,T-параметрів
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.04.057Ключові слова:
cBN, високий тиск, карбід вольфраму, карбід титану, надтверді матеріали, різальна керамікаАнотація
Шляхом спікання мікропорошків кубічного нітриду бору та TiC з добавками WC і алюмінію в умовах високо го тиску (7,7 ГПа) в температурному інтервалі 1400—2450 ºC досліджено процеси формування надтвердих композитів групи BL інструментального призначення. У вихідній шихті об’ємне співвідношення компонентів становило: cBN : TiC : WC : Al = 60 : 30 : 5 : 5. За умов НРНТ-спікання в усьому температурному інтервалі отримано високоміцні надтверді композити, які за даними XRD-аналізу на 90—95 % складаються із зерен cBN та TiC. Починаючи з температури спікання вище за 1850 ºC зафіксовано утворення нової фази — TiB2 (~4 % об.), а також дуже незначних кількостей (~1 % об.) AlN та AlB2. Спечені керамоматричні композити мають високі значення твердості (35—40 ГПа) і характерну залежність густини та модуля Юнга від температури спікання. Найбільш високі фізико-механічні показники характер ні для кераміки, отриманої в температурному інтервалі 1800—2200 ºC, що узгоджується із результатами випробувань у режимі високошвидкісного точіння загартованих (до 60 HRC) та високолегованих (у тому числі інконелеєвих) сталей в умовах високих температур в області різання. Так, у результаті лабораторних випробувань отриманих композитів, а саме високошвидкісної чистової обробки нержавіючої сталі AISI 316L (швидкість 300 м/с, подача 0,15 мм/об, протягом 5 хв) виявлено, що всі зразки даної системи мають знос різальної кромки в діапазоні VB = 60 … 82 мкм.
Завантаження
Посилання
Kanyanta, V. (Ed.). (2016). Microstructure-property correlations for hard, superhard, and ultrahard materials. Basel: Springer. Doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-29291-5
Huang, Y., Chou, Y. K. & Liang, S. Y. (2007). CBN tool wear in hard turning: A survey on research progresses,”Int. J. Adv. Manuf. Technol., 35, No. 5-6, pp. 443-453, Doi: https://doi.org/10.1007/s00170-006-0737-6
Turkevych, D. V., Bushlya, V., Ståhl, J.-E., Petrusha, I. A., Belyavina, N. N. & Turkevich, V. Z. (2015). HP-HT sintering, microstructure, and properties of B6O- and TiC-containing composites based on cBN. J. Superhard Mater., 37, No. 3, pp. 143-154. Doi: https://doi.org/10.3103/S1063457615030016
Bushlya, V., Bjerke, A., Turkevich, V. Z., Lenrick, F., Petrusha, I. A., Cherednichenko, K. A. & Ståhl, J.-E. (2019). On chemical and diffusional interactions between PCBN and superalloy Inconel 718: Imitational experiments. J. Eur. Ceram. Soc., 39, No. 8, pp. 2658-2665. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.002
Bushlya, V., Gutnichenko, O., Zhou, J., Avdovic, P. & Ståhl, J.-E. (2013). Effects of cutting speed when turning age hardened Inconel 718 with PCBN tools of binderless and low-CBN grades. Mach. Sci. Technol., 17, No. 4, pp. 497-523. Doi: https://doi.org/10.1080/10910344.2013.806105
Chiou, S.-Y., Ou, S.-F., Jang, Y.-G. & Ou, K.-L. (2013). Research on CBN/TiC composites Part1: Effects of the cBN content and sintering process on the hardness and transverse rupture strength. Ceram. Int., 39, No. 6, pp. 7205-7210. Doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.02.066
Angseryd, J., Elfwing, M., Olsson, E. & Andrén, H.-O. (2009). Detailed microstructure of a cBN based cutting tool material. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 27, No. 2, pp. 249-255. Doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2008.09.008
Benko, E., Barr, T. L., Hardcastle, S., Hoppe, E., Bernasik, A. & Morgiel, J. (2001). XPS study of the cBN—TiC system. Ceram. Int., 27, No. 6, pp. 637-643. Doi: https://doi.org/10.1016/S0272-8842(01)00011-6
Gutnichenko, O., Bushlya, V., Zhou, J. & Ståhl, J.-E. (2017). Tool wear and machining dynamics when turning high chromium white cast iron with pcBN tools. Wear, 390-391, pp. 253-269. Doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.08.005
Benko, E., Wyczesany, A., Bernasik, A., Barr, T. L. & Hoope, E. (2000). CBN—Cr/Cr3C2 composite materials: chemical equilibria, XPS investigations. Ceram. Int., 26, No. 5, pp. 545-550. Doi: https://doi.org/10.1016/S0272-8842(99)00093-0
Slipchenko, K., Petrusha, I., Turkevich, V., Johansson, J., Bushlya, V. & Ståhl, J.-E. (2018). Investigation of the mechanical properties and cutting performance of cBN-based cutting tools with Cr3C2 binder phase. Proc. CIRP, 72, pp. 1433-1438. Doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.03.180
Slipchenko, K. V., Petrusha, I. A., Stratiichuk, D. A. & Turkevych, V. Z. (2018). The influence of VC–Al additive on wear resistance of cBN-based composites. J. Superhard Mater., 40, No. 3, pp. 226-227. Doi: https://doi.org/10.3103/S1063457618030115
Bezhenar, M. P., Oleinik, G. S., Bozhko, S. A., Garbuz, T. O. & Konoval, S. M. (2009). Structure of composites of the cBN—Al—ZrN system produced by high-pressure sintering. J. Superhard Mater., 31, No. 6, pp. 357-362. Doi: https://doi.org/10.3103/S106345760906001X
X-ray research methods at the Department of Metal Physics, Taras Shevchenko National University of Kyiv. Retrieved from http://www.x-ray.univ.kiev.ua
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
