Створення керамоматричних композитів групи BL на основі cBN та жароміцних карбідів гафнію або молібдену

Автор(и)

  • Д.А. Стратійчук Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, Київ
  • В.З. Туркевич Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, Київ
  • К.В. Сліпченко Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, Київ
  • В.М. Бушля Лундський університет, Швеція

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.09.038

Ключові слова:

cBN, високі тиски, карбід гафнію, карбід молібдену, надтверді матеріали, ріжуча кераміка

Анотація

Із використанням НРНТ технології в температурному інтервалі 1600–2400 °C досліджено процеси формування надтвердих керамоматричних композитів в системах cBN—HfC— (Al) та cBN—Мо2C—(Al). При вихідному співвідношенні компонентів cBN:карбід:(Al) як 60 : 35 : 5 об. %, використовуючи мікропорошки із розміром зерен 1—10 мкм показано, що починаючи з ТСП. = 1600 °C та вище в системах відбувається консолідація структурних складових із формуванням міцних міжфазних та міжчастинкових контактів таких як cBN–cBN, cBN—карбід та карбід—карбід. Зерена структура в усьому температурному діапазоні спікання не зазнає суттєвих змін та залишається дрібнозернистою із чіткими міжфазними границями. Система cBN—HfC—(Al) характеризується формуванням боридної фази — HfВ2, в той час як для системи cBN—Мо2C—(Al) зафіксовано утворення монокарбіду — МоС. Алюміній, який в даних системах присутній в незначній кількості (5 % об.), відіграє роль гетера залишкового кисню та одночасно знижує активаційний бар’єр роблячи процес спікання частково рідкофазним. Модуль Юнга як і твердість показує типову залежність від ТСП. із максимумом при 1800–2000 °C. Лабораторні випробування при точінні нержавіючої сталі AISI 316L (швидкість різання vc = 300 м/хв, подачі f = 0,15 мм/об, глибині різання ap = 0,5 мм, час 300 с) показали знос ріжучої кромки для двох типів композитів в діапазоні 60—90 мкм, що вказує на перспективність даного типу матеріалів в якості металооброблюваного інструменту.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Ning, Li, Yong-Jie, Chen, Dong-Dong, Kong. (2018). Wear Mechanism Analysis and Its Effects on the Cutting Performance of PCBN Inserts during Turning of Hardened 42CrMo. Int. J. Precision Engineering and Manufacturing. 19, No. 9, P. 1355-1368. https://doi.org/10.1007/s12541-016-0160-6

Davoudinejad, A. & Noordin, M. Y. (2014). Effect of cutting edge preparation on tool performance in hardturning of DF-3 tool steel with ceramic tools. J. Mech. Sci. and Technol., 28, No. 11, pp. 4727-4736. https://doi.org/10.1007/s12206-014-1039-9

Aslan, E., Camuşcu, N., & Birgören, B. (2007). Design optimization of cutting parameters when turning hardened AISI 4140 steel (63HRC) with Al2O3+TiCN mixed ceramic tool. Materials & Design, 28, No. 5, pp. 1618-1622. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2006.02.006

Liyao, Gu. (2018). Critical condition prediction of adiabatic shear fracture in high-speed cutting TA2 alloy. Int J Adv Manuf Technol, 94, pp. 2981-2991. https://doi.org/10.1007/s00170-017-1104-5

Willey, Liew, Ngoi, B.K.A. & Lu, Y. G. (2003). Wear characteristics of PCBN tools in the ultra-precision machining of stainless steel at low speeds. Wear, 254, No. 3-4, pp. 265-277. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(03)00002-4

Bushlya, V. et al. (2019). On chemical and diffusional interactions between PCBN and superalloy Inconel 718: Imitational experiments. J. Eur. Ceram. Soc., 39, No. 8, pp. 2658-2665. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.002

Bushlya, V., Gutnichenko, O., Zhou, J., Avdovic, P. at al. (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. https://doi.org/10.3103/S1063457617030078

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., No. 1. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.02.066

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. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(01)00011-6

Slipchenko K.V., Turkevich V.Z., Slipchenko V.M., Bilyavina N.M. (2019). The influence of sintering temperature on phase composition and mechanical properties of сbn-based composites with addition of vanadium com pounds. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 41, No. 12. P. 1599—1610.

Slipchenko, K., Petrusha, I., Turkevich, V., Bushlya, V. & Ståhl, J.-E. (2018). Investigation of the mechanical properties and cutting performance of cBN based cutting tools with Cr3C2 binder phase. Procedia CIRP, in Procedia CIRP, No. 3. 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. https://doi.org/10.3103/S1063457618030115

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. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(99)00093-0

##submission.downloads##

Опубліковано

28.03.2024

Як цитувати

Стратійчук, Д. ., Туркевич, В. ., Сліпченко, К. ., & Бушля, В. . (2024). Створення керамоматричних композитів групи BL на основі cBN та жароміцних карбідів гафнію або молібдену . Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, (9), 38–46. https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.09.038

Номер

№ 9 (2020): Доповіді Національної академії наук України

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Доповіді Національної академії наук України

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.