Отримання надтвердих композитів у системі Cалм—SiB4—WC в умовах високих тисків та температур
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2019.10.049Ключові слова:
алмаз, борид кремнію, високий тиск, карбід вольфраму, надтверда кераміка, реакційне спікання, твердістьАнотація
В умовах високого тиску (7,7 ГПа) та температури (1600—2200 °C) в апараті високого тиску типу “тороїд-30” досліджено процеси спікання алмазних мікропорошків у присутності тетрабориду кремнію (SiB4) та карбіду вольфраму (WC). Експериментально показано, що добавок SiB4 та WC у кількості 5 % об. кожного цілком достатньо для формування міцного алмазного композита, а процес реакційного спікання краще проводити в температурному інтервалі 1900—2000 °C з витримкою не більше 60 с. За даними XRD-аналізу, при температурах вище 1600 °C SiB4 взаємодіє з алмазним вуглецем та WC, внаслідок чого утворюються фази β-SiC та W2B5, що розміщуються в міжзеренному просторі і які є зв’язуючими фазами алмазного композита. При температурах вище 2000 °C зафіксовано значну графітизацію алмазних зерен та, як наслідок, різке зниження фізико-механічних характеристик композита. Отриманий при 1950 °C матеріал характеризується низькою пористістю (~ 0,1 %), високою твердістю (HV10 = 62 ГПа), тріщиностійкістю (К1С = 9,7 МПа · м1/2), модулем Юнга 820 ГПа та термостійкістю ~1100 °C.
Завантаження
Посилання
Scott, D. E. (2006). The history and impact of synthetic diamond cutters and diamond enhanced inserts on the oil gas industry. Ind. Diamond Rev., No. 1, pp. 48-55.
Clarc, I. E. & Bex, P. A. (1999). The use of PCD for petroleum and mining drilling. Ind. Diamond Rev., No. 1, pp. 43-49.
Philbin, P. & Gordon, S. (2005). Characterization of the wear behaviour of polycrystalline diamond (PCD) tools when machining wood-based composites. J. Mater. Process. Technol., 162-163, pp. 665-672. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.02.085
Cook, M. W. & Bossom, P. K. (2000). Trends and recent developments in the material manufacture and cutting tool application of polycrystalline diamond and polycrystalline cubic boron nitride. Int. J. Refract. M. H., 18, Iss. 2-3, pp. 147-152. doi: https://doi.org/10.1016/S0263-4368(00)00015-9
Westraadt, J. E., Dubrovinskaia, N., Neethling, J. H. & Sigasal, I. (2007). Thermally stable polycrystalline diamond sintered with calcium carbonate. Diam. Relat. Mater., 16, pp. 1929-1935. doi: https://doi.org/10.1016/j.diamond.2007.08.011
Jianxin, D., Hui, Z., Ze, W. & Aihua, L. (2011). Friction and wear behavior of polycrystalline diamond at temperatures up to 700 °C. Int. J. Refract. M. H., 29, Iss. 5, pp. 631-638. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2011.04.011
Paggett, J. W., Drake, E. F., Krawits, A. D., Winholtz, R. A. & Griffin, N. D. (2002). Residual stress and stress gradients in polycrystalline diamond compacts. Int. J. Refract. M. H., 20, Iss. 3, pp. 187-194. doi: https://doi.org/10.1016/S0263-4368(01)00077-4
Sneddon, M. V. & Hall, D. R. (1988). Polycrystalline diamond: manufacture, wear mechanisms and implications for bit design J. Petrol. Technol., 40, Iss. 12, pp. 1593-1601. doi: https://doi.org/10.2118/17006-PA
Olesinski, R. W. & Abbaschian, G. J. (1984). The B—Si (Boron—Silicon) system. Bull. Alloy Phase Diagrams, 5, Iss. 5, pp 478-484. doi: https://doi.org/10.1007/BF02872900
Mashadi, M., Mohammadijoo, M., Honarkar, A. & Khorshidi, Z. N. (2014). Preparation of stable ZrB2—SiC—B4C aqueous suspension for composite based coating: effect of solid content and dispersant on stability. J. Ceramics, 370851, 6 p. doi: https://doi.org/10.1155/2014/370851
Kurlov, A. S. & Rempel, A. A. (2013). Effect of cobalt powder morphology on the properties of WC—Co hard alloys. Inorg. Mater., 49. No. 9, pp. 889-893. doi: https://doi.org/10.1134/S0020168513080086
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
