автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Технология и свойства инструментальных керметов на основе карбонитридов титана с использованием плазменных ультрадисперсных порошков

ЛЕНИНГРАДЖИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ ЕЗБОЛЮЩМ .И ОРДЗНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 31ШЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ иыепи ЛЕНСОВЕТА

Уч. & 8248 На прасаз рукописи

Для служебного пользования Зкз. В

ИВАНОВ Иготоь

Петрович схлХ—-

ТШОЛОПШ И СВОЙСТВА иаСТРЯШЕГАЛШИ КЕШТОВ НА ОСНОВЕ КАЕБОНИТНОДОЗ ЖЕЛНА П ИСПОЛЬЗОВАНИЕа ПЛАЗМЕННЫХ УЛЬТРШСПЕРСНЫХ ПОРОЖОВ

05 „17 <,11 - Технология сглжкатннх и тугоплавких кемегаллнчосяия ьзгеряало^

Автореферат -диссертации на соасканяэ ученой степени кандидата технических наук -

Ленинград - 1991

Работа выполнена в ЛГИ им.Ленсовета и Новгородском КТЕ "Металлокерамика".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ОРДАНЬЯН Сукяс Семенович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

КЛИМАМИ Геннадий Михайлович

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ЙИЛЯЕВ Виктор Александрович

Ведущее предприятие - Завод порошковой металлургии',

Ленинград

Ьащита диссертации состоится ^^¿(>£-1991 г, в " ■ " часов на заседании специализированного совета rC063.2b.06 в Ленинградском технологическом институте им, Ленсовета по адресу: 198013,Ленинград, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛГИ имени Ленсове.а.

Отзывы и замечания в 1-м эквемпляре, заверенные гербовой печатью, просим направлять по "дресу: 198013,Ленин-град, Московский пр.,26, ЛГИ им.Ленсовета, Ученый Совет. Автореферат разослан "¿Л" ^¿Е^Р^-. 1991 г.

Ученый секретарь .

специализированного совета уАМ1 —1 И.А.Туркин

- г

Актуальность работы. В настоящее время пород ма~<эриа-ловедамя стоят задачи создания новых материалов с комплексом регулируемых свойств,таких как прочность,твердость, износостойкость,жаропрочность.

Работы по создают новшс материалов идуг в основном, по пути создания композиционных материалов, в частности , керметс , сочетающих свойства металлов я неметаллов, а также получение сверхмелкого и ультрадиспёрсного зерна в спеченных материалах.

При возрастающем дефиците вольфрама совершенствова -ние техноло" ш суцесгвущих, а также разработка новых без-волъфрашвых высокопрочных и износостойких керметов инструментального назначения является важной народнохозяйст -венной задачей. ■

Персшкпшшкп т с трут.гэ н та лыпи л материалами могут быть кергяеты па основе тугоплакснх соединений титана (карбида, карбонптридн). Хорошо эарэкоыендовалп себя таете керметн на основа карбошттряда штана,легированного таллом У-а 1рутшы с металл-связкой на основе элементов под -групп железа п хрома.

Использование ультрадисперсннз порошков (УДП) туго -плавких соединений и металлов при разработке керметов открывает возможность повышения их свойств за счет получо -ния поликрястактических композиций о особо мелким зс.зпои. В настоящее время развиваются новые и совершенствуются известные метода получения УДЕ1* Одним из перспективных методов, с точки зрения интенсификации технологического про -цесса, является плазменный метод получения УДП.

Влияние УДД на технологические процессы, а гакне на из конечные свойства, изучены недостаточно,поэтому выполнение комплексных исследований,связанных с получением и использованием УДП в технологии инструментальных керметов, является актуальной задачей, решаемой в настоящей работе.

Работа выложена в соответствии с комплексной научно-технической программой МинВУЗа РСФСР "Порошковая ме -таллургия" на 1986-1990 гг., координационным планом Академии Наук СССР по направлению 2.23.1.4. "Разработка но-

вше видов материалов и изделий из тугоплавких соединений для различны! отраслей техники".

Цель работы. I.Установить -основные технологические условия получения по плазменной технологии ультрадисперо-кых порошков тугоплавких соединений Гс'Сл/. Тс'^б Си/ и ме -таллов & , /Л', , Мо, а также исследовать свойства и технологические особенности поведения полученных УДП. 2. Исследовать процессы, происходящие при спекании, структуру и физико-механические свойства спеченных как однофазных образцов 7? V, Т1Л^4 С-л'.так и керметов в системах ПМ-МЦм,} использованием плазменных УДП.3.Разработать технологию получения безвольфрамовнх керметов инструментального назначения, обладающих высокими механическими и эксплуатационными характеристиками.

Научная новизна. I. При комплексном исследовании тех-нологагческих свойств шихт с использованием УДП тутоплав -ких соединений и металлов установлены условия, определяю-дие возможность их эффективного перемешивания, прессования и спекания. В зависимости от содержания УД! карбонитридов и металлов плотность прессовок керметов изменяется немо -нотонно, что находит объяснение в особенностях заполнения пространства в смесях частиц с существенным отличием размеров. 2. Изучено влияние вводимых УДЧ карбонитридов на закономерности спекания, структурообразования а физико -механические свойства твердой фазы (карбонитридов). Выявлена тенденция раздельного, обособленного формирования зерен твердой фазы в связи с проявлением способности «агломерации УДП в изжчастичншс объемах, образованных зернами карбонитридов обычной дисперсности. Установлена взаимосвязь физико-механических свойств однофазных карбонитридов (твердой фазы керметов) Тси /¿л^й^со структурой. 3. Установлены концентрационные области содержания УДД карбонитридов титана, титана-ниобия, а также композитов це ивнтирутеего сплава, в которых реализуются приемлемые структурно-механические характеристики спеченных композиций, обеспечиващне их применение в качестве инструмен -

тальншс материалов. Повшенныэ по сравнению с базовыми износостойкость и эксплуатационные характеристики новых карме тов связываются с упрочнением цементирующей фазы за счет УД1 карбонитридов. 4. Разработаны основы технологии двух групп новых керметов, (базирующиеся на придаяе"ии УДЯ карбонитридов 7?C/V» Ti>J& tM п компонентов цементирующих сплавов /Л -/'.7 и Fe. -M¿ - Or-Ho.

Практические результаты работы. I. Установлены тех -нологические условия получения и защиты от окисления УШ, позволяющие получать порошки твердых растворов и металлов по составу г дисперсности, приемлемые для целей получения керметов на существующей технологической базе. 2. Учет выявленных технологических особенностей поведения УДЦ, а гакке установленного влияния УДИ на структуру и физико -механические свойства керметов позволил- существенно (на 30*50$) повысить уровень их физико-механических свойств . 3. Разработана технологическая документация (технологическая инструкция ТИ40-136-91) шести марок новых керметов инструментального назначения. 4, В заводских условиях (КТБ "Спецпромарматура.ШЮ "Комплекс".Новгород) проведены эксплуатационные испытания режущих пластин из разработанных керметов. Результаты испытаний показали возможность замены сплавов КНГ,ВК,ТК разработанными сплавами.На Новгородском ПСГКонтур" создается участок по производству за^ото -вок и инструмента из разработанных сплавов. Разработанные сплавы принимаются к внедрению в производство на участке твердых сплавов в НПО "Комплекс" (Новгород).Предполагав -мый экономический эффект от внедрения новых сплавов КИТУ и КНТНУ составит в среднем €0 тыс.руб.па каадыэ 100 тыс. пластин.'

Апробация работы. Результаты работы были доложены п обсуздены на ГУ республиканской научно-технической конференции "Безвольфрамовне твердые сплавы и карбидостали" , Таллинн,1985, на НУ областной научно-технической конфе -ренции "Автоматизация,технология и метода испытаний в ма-

шикостробштЕ", Новгород, 1989г. и на УП Всесоюзном семинаре "Получение, свойства и применение нитридов", Рига, 1991г.

Публикации. Результаты работы изложены в 9 статьях и тезисах докладов, направлена заявка на изобретение.

Структура я объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включая обзор литературы, списка литературы (199 наименований), приложений. Работа изложена на Ш страницах машинописного текста и содержит' рисунка в £2, ■ таблицы

Содержание работы. В главе I взлокен обзор литературы о химической связи фаз внедрения переходных металлов 1У-У1 групп Периодической системы, структуре и свойствах карбопитридов. Показано, что кврбонитрида являются перспективной основой для создания спеченных режущих керметов. Обобщены литературные данные по особенностям в свойствам ультрадксперсных порошков к способам их получг :ия. На основе анализа данных литературы . сделан вывод перспективности дальнейшего совершенствования технологии безвольфрамовых твердых сплавов на основе /¿, и 72/ДОС У зг счет использования при их изготовлении УДП. В главе 2 приведены характеристика исходных порошков низ -кой дисперсности, примененных как для получения УДП по плазменной технология, »ак и для получения керметов. Далее описаны примененные в работе метода исследования состава, структура я комплекса физико-механических свойств как ес -ходннх порошков, так е разработанных корметов. Глава 3 содержит результаты исследований по полумилю УДП карбонитрвдов7?СУ. п металловзадан-

ного состава и дисперсности п изучению некоторых свойств я технологических особенностей поведения таких порошков.

УДП были получены на высокочастотной плазменной установке ЙНХ АН Латв. ССР.

При проведении экспериментов планировалось получение УДП, размер частиц которых составлял сотые' доли мкм. Все УДП металлов Л". Мо), а также и карбоннтрвдов

/¿а'1 С/У с такой дисперсностью оказались пирофорными, поэте иу при получении они собирались в беязян.

Получение УДП как карбонитрядов, гак и металлов задан-

ного состава и дисперсности требует определенного сочетания технологических параметров работы установки. При получении УДП в качестве плазмообразуадего и закалочного газа использовался азот, в качестве углеводородов (при получении УДП Ti С У и T¿M (V)- пропан-бутановая смесь. Были полу -ченн УДП: Tlo,u¿¿ о,ЬЧ С»,49 А Я, ¿n^ZW/fi ¡¿C^sM

Ün f

Mo j S - i /р . Изменение состава карбонитридов достигалось изменением соотношения расходов пропан-бутановой смеси и порошкообразных реагентов титана и ниобия, а изменение по дисперсности- соотношением расходов порошкообразного исходного материала и плазмообразущего газа, а такае условиями закалки.

Опытным путем установлено, что для получения УДЯ указанного состава и дисперсности необходим технологические условия, приведенные в табл.1. Химическим анализом установлено, что полученные УДП содержат те se примеси, что и исходные материалы, т.е. чистота УДП определяется практически чистотой исходного сырья. При получении и С л/ и TíMb ÍÁj присутствия свободного металла йэ обнаружено. Причинами появления свободного углерода является пиролиз углеводородов и разложение цианистых соединений в низкотемпературной зоне реактора. Причинами жэ повышенного содержания-кислорода в УДЛ является и., поваленная адсорбционная способности способствующая захвату кислорода из диффундирутацего а систему сбора УДП атмосферного кислорода.

При изучении морфологии частиц исходных поропков низкой дисперсности и УДП выявлено: частицы карбонильных по -рошков/« ,Vc',(V, И о низкой дисперсности имеют округлую, а [¿ С// и TotlW осколочную форму; частицы УДП TlCV, Tit/iCA/п fio имеют ярко выраженную охранку, у остальных металлов также отмечается огранка, но в меньшей степени; УДП металлов сильно агломерированы, УДП карбонитридов - в меньшей степени; на микрофотографиях просматриваются шейки металлических контактов.

Тезшолошчвскпе условия получения УЖ т

порошкообразных

Таблица I материалов

Наимено= вание веществ,получаемых У& Расход -исход- •ного пор ООН кас кг/ч Анодная мощность, кВт Расход пязэмо- образу- вдего хаза» (азот) Тешера.ура в плоскости ввода исходных порошков , к Расход углеводородов, if/ч (про- пш^-ду* тано- вая смэеь) Расход транспортируюсь- го газа, г^/ч (азот) Расход закалочного из-за s (азот) Расстояние ввода закалочного газа,м Выход целевого продукта, кг/ч

I T¿C¿ ТсМШ Саг Fe .VÍ Но 2 1,2-1,£ Ч 1Л 1Л 1,3 1,3 3 4 5 6 7 8 9 10

45 40» 450 35* 440 •9 ср а те ео «о « 6-8 4500-5800 ОДЗ 0,08 est ш» 1,5-^ 3-4 0,04 1,1 1,3 0,9 1,1 1,0

Поскольку УЛЛ при получения ообирались.а затем хра-шшгоь в бшзиие.а также то обстоятельство, что пороша о различной дисперсностью удержгв&ют в капиллярах разлнч -яое количество бензина»в процессе работы встал вопрос обеспечения необходимой точности составления шихты.Так как сорбциояные процесса в УДП существенно отличается от аналогичных процессов" в порошках низкой дисперсности, :о это обстоятельство ^обходимо учитывать в технологии с пс -пользованием УЛЛ„ В силу изложенных причин были проведо -ны исследования по десорбции паров а газов с поверхности УДП после хранения их в бензине (температурная зависи -мость десорбции и ее кинетика при постоянной температуре). В результате проведенных исследований были определены поправочные коэффициенты при работе с массам: порошков, пропитанных бензином,, которые составили "да : ЪСо^хМо^^нЩЩЧ'

; От (УМ) Отмечается также: на

поверхности УДП адсорбируется значительно большее количество паров и газов; десорбция проходит более трудно, т.е. при более высоких температурах и требует большего -времени, чем о поверхности порошков низкой дисперсности.

По результатам определения плотности образцов,спрессованных при одинаковом давлении (рис.1).выявлена на пер-акй взгляд неотвданная технологическая особенность ггове -декия УДП.Так, для однофазных составов /2 С л/ и плот-

кость образцов с увеличением содерлаши УДП снижается для

о 3,1 г/см3 (1005« порошка низкой дисперсности) до 2,2 г/см3 (1005? УДИ) и для с 3,64 г/см3 до 2,Бвг/см3,

что согласуется с литературными данными по свойствам по -рошков. Для образцов же, спрессованных из шихты керметов с 20% УДП Мс при увеличении содержания УДП в твердой фазе плотность прессовок изменяется по экстремальной зависимое -ти. Аналогичная картина наблюдается у образцов с постоянным содераанием УДП в твердой фазе и изменяющемся содерна-нга УДП в металл-связке. Выявленная закономерность объясняется индивидуальными особенностями морфолоппг использо-

¿Г

<э * 1

/

1

--. с* г—' г-, 1

к

¿Г /Г

У -ТсСч^г^о,^ * ПпТ,!^ кУвк I -Спео^г^^г^шпс^А/ца*)*

й8

*

гг я? ■«- но ш/, %

■МиIVС»,»9*4(1 * . *

I -С?;4»ме^лгфуряЪтЛч,

с>,» Ая) 'М'З/Ъ ША№А>Н') Л -(ТцпМьНСыД**! ¿с», /Г^Й <*<•, гхых [/г tУJ>Пft(Sl,йr,f^^J*J

х - переменная составляющая.

Рис.1. Зависимость плотности прессованных образцов от сод' ржания УДП.

ванных УД1, а танке возможностями механического размола то-рошков. УДИ металлов представляет собой скопление конгломератов. В цроцес помола шихты с использованием УДИ происходит заполнение полостей конгломератов металлических частиц ультрадисперсными частицами твердой <*азн ТйЫ или 71' л/4 С Л/ , как менее конгломерировашшии; что приводит к повшешш плотности прессовки в целом. Происходят также и частичное дробление конгломератов, но тем не менее, после помола металл-связка (ультрадисперсная составлящая), представляет собой частично разбитые конгломераты с размерами большим, чем размер частиц металл-связки (низкодисперсной составляющей) после подола, причем плотность конгломератов УДП металл-связки выше общей плотности прессовок. Наличие максимума плотности прессовок свидетельствует о том, что существует опре -деленное соотношение между УДП в твердой фазе и в металл-связке, при котором возмогло достижение максимальной плотности прессовок по описанному механизму.

Особенности поведения УД1 при спекании выявлены при ис-

3

1

-на-

следованиях кинетики спекания и изменение микроструктуры как однофазных образцов Т1 Ои/ и гак и многофазь-х

композиций ГсвА/- аЧ (Но) } (а/-:,Ог,Мо)ъ широком

диапазоне составов по содержанию УДП. Режиг спекания: скорость нагрева 5%®н до температуры 1873К, изотермическая выдержка 2 ч (до Ю73К в вакууме с напуском азота при Ю73К, охлаждение в вакууме). Изменение линейных размерив фшс< I-ровалось на дилатометрической приставке к печл СШВЭ.

Проведенные исследования однофазных образцов 72СУ и /?У^£Упоказали, что введение в шихту У Т приводит к см женив температуры начала спекания на 200-300°.Интенсивность усадки возрастает с увеличением содержания УДП в шихте. Усадка с^тавов Т1&А/ в сравнении с составами ¡¿У4йУ нь- / чннается и заканчивается при более высоких температурах и , при большем значении изотермической выдержки. Характер кинетических кривых сохраняется для всех составов.

Дня гетерофазных керметов дополнительна к перечисленному установлено, что характер интенсивной усадки зависит от содержания УДП как в твердой фаза, так и в металл-связке. Интенсивность усадки при подъеме температуры моют несколько раз изменяться на данном участке. Для керметов оптимального состава (по содержанию УДП) участок интенсивно" усадки носит равномерный почти прямолинейный характер, что свидетельствует о равномерности протекания -усадки. Глава 4 посвящена исследованиям процессов,проясходящзх при спекании однофазных брикетои из порошков /¿в А/ п Т1к%С>/ с использованием плазменных ультрадаспорснах. порошков. По каждой системе были исследованы по 4 состава: по состоящие на 100$ из порошков низкой дисперсности и УДП п по 2 промежуточных, представляющих собой скэся пороЕкоя низкой дисперсности с УДП.

Металлографический анализ сгзчешшх ткзрдых растворов показал, что промежуточные составы, прэдставллгдяо собой смеси порошков низкой дисперсности с УДП,обладают структурами с более мелким зерном, чем предельные составы (ряс.2), Это свидетельствует о различии процессов гассоперзноса в

ансамблях частят представлен? тем или иным шг видом„01 ражавдем ть^аке факт различия в температуре спекания ж реа лнзующихся сил, тремящихся консолидировать частици. УДЧ спекаются при более ннзкйх температурах и обладают значительно большими силами к консолидации мезду собой в сраш

У

к

ж в*

<£2

■"ММ

о 24: ¡о к т ШХ

Рис ^ .Зависимость размера зерна /¿¿А/ и 7(¿'48л/ о* оодеркаши УДИ. Тсп=2073К, ± =2 .

&—

/ к

V т

¿5 ГО КО

,мо/

Ж//

т>%

Рис»3.Зависимость предела прочности при изгибе '[¿Са/ и 7<! л/4 в а/ от содераанвд УДП. Тсп=1973К^ = 2ч.

нии с частицами низкой дисперсности, С подъемом тешерату рк спекание наадна^ея пер ¡оначально в агломератах из ута «радусперсных чисэдвд, ж часть сушарнс го объема пор удь -градасперсной среды находит сток на границах раздела уль традисперсш'т частиц и частиц низкой дисперсности. При Э1 создается блокиротчка частиц низкой дисперсности„ загорма ливдщая рост зерен из частиц того и другого вида. Такт; разом, в исследуемых системах выявлена тенденция образова нкя зерен 2-х видов: преимущественно из ультрадисперсных часгг* или 'частиц низкой дисперсности. При содержании УДО более 20-ЗС$ (в зависимости от соотношения размеров часта низилй дисперсности и УДЧ) кристахлы, образованные из час тнц того и другого вида являются непрерывными и образуют взгамопроникащие каркасы.

Данные о г.ределе прочности при изгибе 6^8, показали что он зависит от температуры спекания, причем максимум ; стигаетл.я для Т1£а/ при 1973К и для 7с д/4 б И/ при 1923К. I

величенш выдержки с 2-х до 3-х чб^а возрастает незрччи-ельно. Зависимость <ои§г от содержания УДП носат экстремаль-ый характер (рис.3) с максимумом дляTt'C¿/(<ou*g- 65^700 Па) и Jití&Q/J {(outfi =800-900 Mía) в обяас.я 40-60$ УДИ.Ба-ичие максимума <ouyi на концентрационной зависг. оотн свя -то с реализацией эффекта Пвтча к отражает существенное вменение структурных составляющих композиций благодаря на-ичия УДП, эффективно блокирующего рост частвд низкой дес~ [ерсноста. Твердость, уцругм свойства, теплопроводность о 'величением температуря спекания до 1973г: для TiCs/ъ до :923К для Tl^éQrf а изотерической задержки до Itc воэ->астают, а электросопротивление уменьшается, что связнвао^ :я с ума. ¿тешем остаточной пористоста в стачэшют образ -©х. KTJEP с повышение!* ®ешераэд>н ог 373 до 1073 увеличн-зается а шее? характер близкий к лшгэйпогду. В завасимосиг >т содержания УДП твердость, упругие свойства, э. эк^россн-ютивлвгага» теплопроводаость я КТЛР з уолов.лх дантж экс -гериментов практически не изменяются ж зависят только от ¡остава композиций.

Глава 5 посвящена разработке тезполопш а изучению свойств керметов в системах a i¿ Ш С A/- fz^tfiy^*) с

гаюльзованши УДП.

Прежде чем перейта к разработке техколопш керметов, Зало изучено влняяяе УДП на фгтанко-кэзашчёсзтэ свойства я ^становлагш особенности масоопереноса и етруктурообразова-лш в тогофззгшх системах кермэгов. Осаовшааг фатораш , алиявдимя на структуру а фязико-кохашчэскиэ свойства жор -аетов-является состав н тетературао-врекешшэ регззш спекания 0 Исследования бшш проводит по двум Еаряантач под -готовки шихт. В первой серзи в системах, содерзапх 20 об# металл-связки изменялось содерашшо УДП в твердой основе от 0 до 100$ при постоянном ¿оде панш УДП в татадя-связке, равном 50% о Во второй - в систе^х, содергащх 30 о6% ш -талл-связки при постоянном содержании УДП в твердой основе, равном 50а8 изменялось содержание УДП в металл-связке от О

до 1005?, В результате исследований выявлено, что в много? ' ншс системе- :с кер^агов /¿СУ - а/с(/Чо) и 7С а/4 в л/- / наряду со своеобразием структуры, приводящим к пов: пению прочностных характеристик, отмеченному в гл.4, для однофаз них систем 716ми т(л[& с л/ , с использованием УДП.характе но еще и то, до часть ультрадисперсных зерен твердой фазы после спеь.лия находится в металлических прослойках.Таким образом, подученн керлеты с диспарсноупрочненной металл -связкой, обладающие более высокой износостойкостью в срав нэ1 ж с *ззовымь. системами. Наличие УДИ металл-связки при спекании благоприятно сказывается на процессе перегрушш -ровки часхиц твердой фазы. Происходит это благодаря тому, что УДИ металл-связки значительно увеличивает спектр части по диперсностч, .увеличивая тем самым интервал благонрият кого реологического состояния композиции приводящего к бо лее плотной структуре ь процессе перегруппировки частиц щ спекании. ■

Проаросы перегруппировки частиц под действием капилля р. а сил активированные присутствием УДП в шхте, а та юзе хорошая смачиваемость чястиц твердой фазы металл-связкой , обу\лавлгчает формирование каркасной структуры с высокой с пенък связности., ?то находит подтверз^, жие в металлографа ческих исследованиях Кроме того, использование УДП позвш ло предпологтть, чти крясгаллы, образованные из УДЧ, более совершенны по свое у строению, а поэтому должны обладать £ босое высокими физике механическими свойствами.

Исследования показали, что предел прочности цри йзги( твердость, ударнал вязкость, в зависимости от содержания 3 в твегтой фазе (при постоянном г металл-связке (рис.4),име ют максимальные значения для систе.лы %'СУ- »Л'(Мг) ПРИ ко1 центрации УДП в твердой фазе 30-43$ и для систеш/с'^а^- / Ы.вг.Мо) - 30-50$, и в зависимости от содержания УДП в > га.".л-связке (при постоянном содержании в твердой фазе (рис максимальные значения для обеих систем приходятся на диапг вон концентраций УДП в связующей матрице 40-5Т#.

¿г и ;г тш,%

и 50 ?! <0 .

Ряс.4. Зависимость некоторых механических свойогв кар-штор на основе ?7е>,м^т г/;

от содержания 7ДД в твердой фазе (1,4,7-Тсп-=Х723К; 2,5,8-Гсп=1773К; 3,б,9-Тсп=1823К.

>

и ¡о к

а)

№ I. ■■

у I

Л

3 ч' к----

Рнс.?. ¡Зависимость некоторых мегзэшноскю: свойств кер-ыетов на основа и Тс^п^^пСЬ^

от содержания УДИ в связувдзй кэтрщэ (1,4,7-Тсп=1723К; 2,5,В - Тсп=СГ773к; 3,6,Э-Тсп=1823К).

Наибольшей окалнностойкостка обладает пошозицш, со -дерзящие УЗШ в твердой осное > н л кеталя-связиэ в даапазше 40-50$ (рис.6).

Результаты проведенные исследований послужили основой при разработке технолохш рецухщк дерматоз с использованием УДД. При сравнительном анализе всей совокупности зкснерикэн-

50

Я)

)

/

У 2 г .5 0 7

«О

Рно.б.Зависимость приввоа окалины керметов на осно»

Тс С - а.) и Тс с^г^Лци - &

01 содержала УД] в твердой основе (I) и в металл-связке (2) Т=Ю73К, ¿=8 ч. сальных данных была определены оптимальные составы пшхт содержанию УДЕ, Они выразились следующим образом для сис теш Ь, & л,*-35/2 УДД в твердой фазе и 50$ УДП в м талл-связке, для системы ТсМ* С,Л/ - /е Мо) -25$ УД в твердой фазе и ¿0% У Л в не г лл-с вязке.

К основным особенностям технологии монно отнести: н ходгмость защиты УДД от окисления в процессе их получени влло"^ до спекания; применение раздел?гтой схемы " помол-шивания; сниаение скоростей подъема температуры в сравне о режимами гои иепсльзовапгги порошков низкой дисперсносп минимум в 2 раза. .

Исследование структурных и физико-механических сво{ кермеюв оптимального состава по содержанию УДД и в зав! симооти ох объемного содерлания металл-связки показало, разработанные сплавы обладают уровнем свойств (табл.2),£ уступающим, а в ряде случаев, прегисходящим таковой не ; ко сазовых инструментальных керметов КНТ,КНТН,но и ТК,В1 Полученные керметы "характеризуются мелкокристаллической структурой ("(, о высокой степенью связности, ] номерным распределением металл-связки по объему изделий Значения предела прочности при изгибе, твердости, ударн< вязкости, а также высокотемпературной прочности при изг; высокий уровень окалиностойкооти при 1270К, малая адгез:

Таблица 2

.Некоторые физико-механические свойства кермэтов

рка рмета % У* П, г. бЦ* МПа. ш то»г ам Л, ¿7/?<< №

ГТ-16У 18 6,25 0,30 1700 90 16 53 16 402

ГГ-20У I? 6,30 0,40 1900 89 18 54 15 380

ГГ-ЗОУ 16 6,40 0,50 2000 88 22 56 II 350

ГШ-16У 18 6,34 0,35 1800 91 18 64 15 •II

Ш1-20У I? 6,40 0,40 2100 90 20 .65 12 393

ТЕН-ЗОУ 15 6,^5 0,55 2200 89 23 67 9 355

обрабатываемым материалам делает разработанные материа-з перспективными для изготовления резущего инст_>умълта. пнтно-сромышгетшэ испытания реяущзго инструмента пока-али, что разработанные сплавы КНТУ и ШПБ7 являются эф-ективнывд заменителями стандартных волвйгамсодэржащпх вердих сплавов.

Результата настоящей работы логля в основу разработки охнологаческой документации на производство инструкзн -'зляанх изделий из новых композиционных материалов. Дону-гентацяя передана в ПО "Контур" и ШО"Когяшекс" дяя осво-!шш производства изделий из яовых керметов КНТУ и КНТНУ.

- ВЫВОДЫ;..

. .Разработаны основные технологические параметры яолуче-(ия плазменных улмрадисперспнх порошков, карбошгцэида ти-гана, сложного корбоиитрида титана-ниобия, группы переход-шх металлов (1х,М',С<г,Но) с 4^=8+26 ^¡^ и решили вопро-;н технологической сохранности полученных пирофорных по -ротков с помощью применения доступной защитной сроды. 2. Разработаны основы тохнагопш подготовки порошковых композиций с использованием разнодасперспнх кошонентов в выявлены особенности их поведения при перемешивании,уплот-[{ении,прессовании и спекании,связанные с химической актив-

ностью п ст^укту±;ао-мор$одо1"Ечаскшн свойствами, шражавди-шся в повышенно41 окисляемое их, конгломерации и ра?чичии диффузионной подвшностн кошонентов УДИ.

3. Црн исследованиях процессов шссопереноса и структуро-образовалия п^п спекании в однокомпонентных образцах ТИК1 з ТсМ$вЛ'с использованием УДП установлена тенденция обра ■ зования крЕокшюв из однотипных частиц (ультрадисперсшх иля часнщ низкой дисперсное юг). обусловленная различием

-кти^гой дефс^зи^нной подвезности кошонентов,состав -яякщах тот ила шой р^ц часкщ, основанных на различиях в температура опекашш и суцэстсущих движущих сил коисолн ■ дащш частащ порошоз а зависимости от дасперсностн.

4. В г тогокошоненздшх системах керыетов Тс СМ - л/^СМя) и '(М1 в.А/- установлено, что при использовании УДД увеличивается тешаратурно-времеяной диапазон расплавления металл ¡вязки из-за различая энергии активации по -ройков низкой да^чарсяосхи,приводящее вероятно к более со в „лазняой укладке чаезд твердой фазы п повшанш вффон -ков растворно-осадстельного механнзма спеканпя.

5. На основе комплексных и следований определит ептншль кие г> содэрзанию УДИ составы кермето: Т!вМ - Л/1(Ш) п

С а/- Ы (М'ч ^ Н.) и даны рекомендации по режимам их Эффект декодирующего воздействия ультрада сперсвдй среда дрг помоле предопределяет раздольную схему лоипла- па{.»()Вда|Мо помол порошков низкой дисперсности затем совместно с УДПг

Изменением врывши помола порошков низкой днсперсност сущесгэует возможность регулирования в структуре соотношэ нпя и размеров Основного режущего зерна к мелким и ультра врио галлам, обеспечиващим повышение прочности кермегов.

6. Износостойкость керштов о использованием УШ опраделя втея наряду о прочностными характеристиками,такими как предел прочное; л црн изгибе,твердость,ударная вязкость еш ц чиото структурным фактором, связанным с упрочнением ые-талл-связки за счет присутствия в ней мелких зерен вплотх до ультрадпепорсных частиц твердой фазы.

Кериеты,изготовленные по разработанной технологам и испытанные в заводских условиях,превосходят по своим раяуадш' свойствам базовые системы и могут быть рекомендована'к внедрению в производство.

Экономический эффект от внедрения составит 6П тыс.руб. на 100 тысяч режущих пластин.

7. Одним из перспективных направлений использования плсз-'. кенных УДП в технологии керютов является направление,связанное с получением в плазменной установке шихты кермэтов благодаря принципиальной возможности получения различных композиций как по составу, так и по дисперсности с шо -временным смешиванием компонентов в газовом потоке до аг~' ломерациг ультрадисяерсных т стиц.

По теме диссертации опубликованы следующие работа:

1. Конструкционные твердые сплавы на основе карбонитрида титана-ниобия со стальной связкой,полученной плаигохиш -ческим методом /Л.Г.Масхулия,И.В.Зашгте,И.П.йванов,Н.В.Пот-ров//Синтаз и свойства тугоплавких соединений и материалы на их основе.- Рига: Зинанто,1989,с.112-120 <ДЯ1).

2. Конструкционные твердые сплавы кр осново карбонитрзда, титана-ниобия со стальной связкой,полученной плазмохши -ческим метод ом/Л .Г. Масхулия,И .В.Залито,И.П.Иванов и др.// Физико-химические и технологические характеристики висо-кодасперсных 1тершшзв.-Кпев:ШД,1989,с.105-П0.

3. Свойства порошковых твердях сплавов на основа карбонит-рида титана-ниобия, полученного разделами способаш/ ¿Е.Г.Масхулия,И.В.Залпга,Н.В.Ш1ров,И.Д.Йваков//Матврв:ал1г на основе тугоплавких соединений.-Киев:ИШ, 1989,с.21-26.

4. Иванов И.П. я др. Свойства дарбошпрядов титана,подученных с использованием плззгяопннх ультрздиспорюлх порошков/ С.С.ррдаяьян,И.В.Залите>Л.Г.!.!асхулз1я;Л,И1 тд,Ленсовета.-Л.,1991.-Юс.-Деп. в ОНЖШЛМ гДэркассы 13.02.91,

И 80-ХП-91.

5. Иванов И.П. и др. Свойства карбошщшдов титана-ниобия, полученных с использованием плазменных ультрадисперсных порошков/ С.С. Ордакьян, И .В. Заляте, I. Г."ясхулпя; ЛГИ им.

Ленсовета.- 1., 1991.-10с.-Дэп.тз ОШИТЗЖУ г.Черкассы 13.02.91, Г 81-Й1-91.

6. Иванов Й.П. я др. Особенности массоперэноса и сгрукгуро образования карбояитридов-титана и тагана-ниобия,получек-щи с использованием плазменных улътрадисперсных порошков/ С.С.Орда.ья;., И.В,Задние, Л.Г.Масхулия;ЛТИ им.Ленсо-Еега.-Л,,1.92.~8с.- Деп.в СЙШТЭЖИ гЛеркасси 13.02.91,

И 82-1П-91.

7. Иванов И.П..П др. Бэзволкорз'говые твердые сплавы ти -на "ЯГ.ттотзгаеяннч; с использованием плазменных ультрадис-яерсяых порошков/ С.О Орданьян.И.Б.ЗалитеД.Г.Масхулия; ЛШ им.Декоовета.-Л., 1991.-8с.-Дес.в ОНШТЭГИМ г.Черкассы 24.06.91 , £ 252-лД-91.

8.иваг1в ИД, и др. Безволь^рамоша твердые сплавы на основе' корбошгтрида титана-ниобия.подученные с использоваяк-ем шщ'змегщых ульградасперсшх порошков/С.С.Ордаиьяя, И.В.Затате, " Г.Масллхя; ЛТК им.Ленсовета.-Л. ,1991.-9с.-Деп.в ОНШГШШ ^.Черкассы 24.06.91 , & 293-ХП-91. 9..1ваасв- И,П. Ультрадкоперсянв шшзкенныо порошах в технологам, твердых сплавов //Мхотчпззшт и ыекода испытаний в вдЕянострозяЕЕ: Материалы ЖУ областной неучяо-гэх-псчэс~ой кояференщш .-Новгород, 1989.-е .42,

23. Ю.ЭГг-Зак. 31/ДСП-ЮО. Бесплатно. РШ ЛТИ ш.Ленсовата,...оскоБСкнй пр. ,26.