автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Разработка керметов инструментального назначения с использованием сложного карбонитрида цирконий-ниобия

ъ ¿r о

25 7Л-3

ОЛНКТ-ЛЕТЕРБУРГСКИЙ ТЕХНОЛОБГЧЕСШ^ ИНСИГГУТ

7ч. й 8275 На правах рухоиксп

Тля случайного польаогаы?.:

ПЕТРОВ Câpres Саргеизич '¡Ь^^'-

РАЗРАБОТКА K2E.I2T0B ТИСТКЧШТАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ G ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ • СЛОШЮГО КАРБОШТГРИДА ЦЙРК0Ш1Я-THiOFTliT

05.17:11 - Топюлопш свлпваипгх и ^угоплэиЕзк ноглеталличосшо: мзгериэлоЕ

А. з ? о р в û о р а -г

диссэргацяй на совсканио ученой степопя ■йндпдзгз гогюгчеспаг nsyit

Санкт-Пехе^ург - 1992

\

Работа вуполяона ва кафодра зси:.ш и технологии гскеой ' технической керашки Санкт-Потербургского тохкологпчзского института л е Новгородском КГБ "Маталлокарамшса".

Научннй руководитель: доктор те:щ2чаокзх паут., профоосо] ОРДЛНЬЯП Сукяо Секэко.и^

Офэдзалышо ошгадант.:п доктор тсгничзокпх наук,

црофэссср' . ШШШ ГонкадаИ Махо2жяжч

кавдвдат зюхничзских наук, старшпС научный .еогрудпис ЧУПОВ .Владслвр Дммтриеиаэ

Ведущее продприяизо: АЛ "Кокпопит" г. Санкт-Петербург

Звкшта дасезртсцш! состоится " ^ ¿-¿^//У^— 1992г. е " ^У" часов на аасододпя спацлалиаврованного соЕвта К 063.25.06 Е Саякт-Наторбургско:л технологическом внотитуте но адресу: г. Санкг-Лэтврбург, Московский пр., 26. УчвЕыВ оовот. ■•" '

С диоооргацЕсй ыоено ознакошться в библиотека Санкт-Петербургского технологического внотвгута.

Отзывн в заыэчашш просш отправлять в свешала зврованв совет К 063.25.06 по указанному выше адресу. ..

Автореферат раю слан _ 1992г.

Ученый секретарь . а

споцвалв_зцр9вшшого Н.А.Туркин

РОССИЙСКАЯ ЭСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА__

делается вывод о перспективности нового подхода к созданию карметов с прогнозируемыми свойствами и структурой, заключающегося в создании кермэта с двухфазной ^вердой осноеой каждый из компонентов которой выполняет одну из взаимоотрицающих функций: обеспечение хорошей смачиваемости с матал-лоевязкой, например и/С , п снижение адгезии с обрабатываемым металлом (карбонитрид циркония-ниобия).

Рассмотрены свойства различных металлосвязок, прима-няемых для создания норматив на основе карбидов и карбона грэдон Ме~ - Ка- подгрупп.

Анализ режущих свойств керметов, содержащих карбонит-риды Май - Ма^ подгрупп, дает основание утверждать, что в зависимости от содеркания карбонитрида ыоано получать кврметы с широким диапазоном физико-механических свойств. ' ■

В главе 2 описаны методики исследований: химического анализа, структуры, удельной поверхности, кинетики спекания, смачивания металлами, рентген0-<$аз0е0г0 анализа, фи-зпко-механических и эксплуатационных свойств. Дана оценка -точности методов исследований.

Глава 3 . содержит результаты исследований '«эханизма образования, технологьчасках ососбенностей получения л свойств слокнпх твердых растворов ' Со,г

Эти исследования проводились в пределах изменения концентрации от Т-'г, С0,5 М>,г до Н1С0,5 .у0>5 при расчетном экЕиатомном содержании азота и углерода. Исходные смеси состояли из тугоплавких соединений причем в смесь "А" ниобий вводился преимущественно о , а в смесь "В" - преимущественно с Н&И

Исследования фазообразованпя в система ТхСо^-Цо^ - ■ Н8С0,5 N<¡,5 позволяю? утверадать, что, несмотря на большой атомный радиус.циркония, фазообразовашзе происходит по схеме, которую с учетом ранее изученных систем «окно назвать общей для карбонитридов 11в'~С( - Ме-* подгрупп:

■ на первой стадия вступают в диффузионное взаимодействие карбида и нитриды одноименных металлов с образованием карбокигр;;дов, а затем карбиды, нитрида и карбонит-ридо Мерастворяются в карбидах, нитридах и карбо-¿ш градах Ме*

В результато рентганофгзовнх исследований и химического анализа карбонитридов 2г~Л6 установлено сильное , влияние атмосферы спекания (на;лчие в ней углерода и азота, особенно для образцов с высоким содержанием циркония), температуры, времони помола к времени изотермической выдержки на отклонение содержания неметаллов от стехиомгт-рического состава.

Изучено влияние технологических факторов: времени помола, температуры спекания и времени изотермической выдержки на температуре спокания на усадку, плотность, пористость и размер зерен, а такге концентрационная зависимость этих параметров и продемонстрировано, что в целом изменение структурных параме^ов находится в соответствии с современными представлениями о твердофазном спекании.

У образцов о высокой концентрацией Тх. , имеющих болев сильные связи Ме - X, усадки начинаются прп более высоких температурах, чем у образцов с высокой концентрацией НЬ . Этим объясняется большая усадка систем с большим содержанием И& , т.к. температура 2270 К недостаточна для получения плотных образцов с высоким содержанием 1% .

■ Установлено, что образцы составов системы А, в которых введен преимущественно с N10 , ео всех случаях показывают большую усадку, чем образцы составов системы В.

Размер зерна увеличивается, а пористость уменьшается, при увеличении времени изотермической выдержки и повышении температуры спекания. И пористость и размер зерна уменьшаются с увеличением времени помола. При изменении состава от ^чХо.гЛ'о.г к минимум размера

зерна приходития на составы ТчНо,г -

^•0,5^0,5. Наличие минимума на концентрационной

кривой говорит о том, чю для данных составов твердых растворов существует наибольшее препятствие диффузионному выравниванию состаЕа и последующему росту зрна. Это, воз-мото связано с геи, что при изменении состава ог?гС к С0)У Л^ в (разах переменного состава, имеющих лосле высокотемпературного синтеза 1ШЗ=8,2-8,4 эл./форгл.ед., достигается максимальное насыщение химических связей, а тат--ие минимальная диффузионная подвшздость. Меньшей пористости соответствует больший размер зерна, т.е. поры, подобно включениям, препятствуют перемещению границ зерон п росту зерна.. На кривых зависимости пористости от Бремени изотерической Еыдэршга в начальный момент выдержки наблвдаетея ' медленное пзыененио пористости, что, вероятно, объясняется сильеой гетеро,диффузией-, препятствующей усадке. Усадка начинает развиваться лишь после увеличения диффузионной зоны около контакта частиц разных веществ и после замедления образования диффузионной пористости в результате уменьшения градиента концентраций. Сделан вывод о необходимости предварительной гомогенизации слошшх карбоыитридов. Разработан оптимальный технологический реним получения плотных образцов из карбонитрида : помол в спирте 80 часов, технологическая связка - раствор каучука и парафина в бензине, спекание при температура 2120-2270 К в азоте с избыточным давлением 0,02 МПа в графитовых контейнерах в течение 1,5.часа.

С целью получения плотных образцов для физико-механических исследований отработаны режимы горячего прессования.

Изучены некоторые физико-механические характеристики карбонитридов Zt~N& (рис. I), Исследования свойств карбонптридов г.ъ~Н£, проводились на образцах, изготовленных из смесей системы А, по трем различным технологическим режимам. . " ^ ■

Изменение предела прочности при изгиба и

твердости, носят экстремальный характер. Максимумы значений этих свойств приходятся на состав 1п0,п7 А'йо.глСз^ •

Щ^ов 06 он огщ^ 1гС0Л^ 0,6 о/,

... ' г

с1 г/см3

ЛСлЛ/

Рис ./Изменение предела прочности при изгибе С" иэг. (а), » модуля упругости шгаЕ(б), твердости НггО(в).плотности« (2), удельной теплопроводности л(1д,2д),

(2) , удельной теплопроводности л (1д,2д),удельн сопротивлеиилр(Зд,4д) и параметра решетки а (• ва. X - режим I, О- режим П,Л - режим Ш.

ного электро) от соста-

п

делается вывод о перспективности нового подхода к созданию керметов с прогнозируемыми свойствами и структурой» заклы-чаюцегося в создании кермата с двухфазной ^вердой основой каждый из компонентов которой выполняет одну из взаимоотри-цанцих функций: обеспечение хорошей смачиваемости с мэтал-лосвязкой, например и/С , п снижение адгезии с обрабатываемым металлом (карбонлтрид циркония-ниобия).

Рассмотрены свойства различных металлосвязок, применяемых для создания кашетов на основа катзбидов и карбо-нитридов Ме~ - Ме- подгрупп.

Анализ ревущих свойств керметов, содеркапгах карбонит-рида Мец - Ме^ подгрупп, дает основание утвервда ть, что в зависимости от содерканпя карбонитрида т.юнно получать керлеты с широким диапазоном физико-механических свойств.

В глава 2 описаны методики исследований: химического анализа, структуры, удельной поверхности, кинетики спекания, смачивания металлами, рентгено-фазового анализа, физико-механических и эксплуатационных свойств. Дана оценка точности методов исследований.

Глава 3 . содеряит результаты исследований механизма образования, технологьческах ососбенностай получения и свойств слокннх твердых растгоров ' С0гг

Эти исследования проводились в пределах изменения концентрации от С0,удо '1о,в при расчет-

ном эквиатомном содержании азота и углерода. Исходные смеси состояли из тугоплавких соединений причем в смесь "А" ниобий вводился преимущественно о , а в смесь "В" - преимущественно с Л'йД'

Исследования фазообразования в системе _

ШСо,5 N<1,5 позволяю? утЕерндать, что, несмотря на большой атомный радиус.циркония, фазообразованне происходит по схеме, которую с учетом ранее изученных систем можно назвать общей для карбонитридов Ме-а - Ме^* подгрупп:

■ на первой стадам вступают в диффузионное взаимодействие карбиды и нитриды одноименных металлов с образованием карбонитрпдов, а затегл карбиды, нитриды и карбонат-риды 1,'е - растворяются в карбидах, нитридах и карбо-шзтрпдах Мех

В результато рентгенофезовых исследований и химического анализа карбониградов установлено сильное елиянио атмосферы спекания (наличие в ней углерода и азота, особенно для образцов с высоким содержанием циркония), температуры. Бремени помола и времени изотермической выдержки на отклонение содержания неметаллов от стехиоыт-рического состава.

Изучено влияние технологических факторов: времени помола, температуры спекания и времени изотермической выдержки на температуре спскания на усадку, плотность, пористость и размер зерен, а также концентрационная зависимость этих параметров и продемонстрировано, что в целом изменение структурных параметров находится в соответствии с современными представлениями о твердофазном спекании.

У образцов с высокой конденсацией Ъч. , имеющих более сильные связи Ме - I, усадки начинаются при более высоких температурах, чем у образцов с высокой концентрацией м? . Этим объясняется большая усадка систем с большим содержанием Ш , т.к. температура 2270 К недостаточна для получения плотных образцов с высоким содержанием 2ъ .

• Установлено, что образцы составов системы А, в которых N1 введен преимущественно с М>С , во всех случаях показывают большую усадку, чем образцы составов системы В.

Размер зерна увеличивается, а пористость уменьшается, при увеличении времени изотермической выдержки и повышении температуры спекания. И пористость и размер зерна уменьшаются с увеличением времени помола. При изменении состава от ^гСо.уЛе.г к Лс,г минимум размера

зерна прихода тля на составы

Наличие минимума на концентрационной

кривой говорит о том, чю для данных составоЕ твердых раствороЕ существует наибольшое препятствие диффузионному выравниванию состаЕа и последующему росту зрна. Зто, возможно связало о тем, что при изменении состава от ZtCa,5//oi к //5 C0fS N^s в фазах переменного состава, кмегсдпх ,гсслэ высокотемпературного синтеза 1033=8,2-8,4 эл./форм.ед., достигается максимальное насыщение химических СЕЯзей, а тат'-~.а минимальная диффузионная подвижность. Меньшей пористости соответствует больший размер зерна, т.е. поры, подобно Еключенлшл, препятствуют перемещению границ зерен а росту зерна.. На кривых зависимостп пористости от времени изотар-г.шческой выдерякл в начальный момент выдержки наблюдается ' медленное изменение пористости, что, вероятно, объясняется сильной гсторо,диффузией, препятствующей усадке. Усадка начинает разЕИЕатьс'я лишь после увеличения диффузионной зоны около контакта частиц разных веществ и после замедления образования диффузионной пористости в результата уменьшения градиента концентраций. Сделан вывод о необходимости предварительной гомогенизации слогпшх карбоьитридсв. Разработан оптимальный технологический регим получения плотных образцов из карбогштрпда Zr.~N'l : помол 2 спирта 80 часов, технологическая связка - раствор каучука и парафина а бензине, спекание прп температуре 2120-2270 К в азота с избыточны:.! давленном 0,02 !Д1а в графиковых контейнерах в течение 1,5. часа.

С целью получения плотных образцов для физико-меха-нпческих исследований отработаны реэтмы горячего прессования.

Изучены некоторые фщзико-мехашлескпе характеристики карбонитридов Zx-NS (рис. I). Исследования свойств карбонптридоз 2-ч~Н& проводились на образцах, изготовленных из смесей системы Л, по трем различным технологическим рекимам. . •

Изменение предела прочпости прп изгибе ^iuг. п твердости носят экстремальный характер. Максимумы значений ЭТИХ СЕОЙСТВ приходятся на состав ^0,47 '%,s •

а

6м*г кг/ны1 60

ЫоЛ;08 06 м^Лг 0,6 о,ч цгщ^

1№0 ¿т

ЛСатЛ

06 Ок огмс^ХгСо^о? °,6

Рис ./Из иол

ч* ~ > «

'очности при изгиЛвО иэг. (а), / аЕ(б), твердости НгаКв).плотности«

Изменение предела прочности при изгибе V модуля упругости шгаЕ(б), твердости НУ20( 12), удельной теплопроводности л(1д,2д),удельн' сопротивления/(Эд,4д) и параметра решетки а (е ва. X - режим I, 0- режим П,Д - режим И.

ного электро) от соста-

С увеличением концентрации модуль упругости Юнга £ , удельное электросопротивление р и плотность </ увеличиваются, а удельная теплопроводность Л и параметр решетки уменьшаются, причем значения параметров решеток укладываются на прямую Вегарда с небольшим положительным отклонением. Исследования физико-механических свойств карбонитри-дов 2г~Н& на образцах, полученных по различным реяпмам, позволяет проследить зависимость уровня сеойств от пористости образцов, причем пористость уменьшается в ряду режим I — реким П-** реглм Ш, т.д. по режиму I помол смесей производили в течение 40 часов, по режиму П-в течение 100 часов, а образцы по режиму Ш были изготовлены горячим прессованием.

Анализ концентрационных зависимостей физико-ывханичес-ких свойств подтверждает предположение об экстремальном характере их изменений и позволяет рекомендовать состав

С0(1 М^ для использования в качестве компонента твердой основы кермэтоз.

Проведенные рентгенофазовне исследования взаимодействия в системе ~У/С показали, что растворимость У/С. в СМ весьма незначительна? что объясняется размерным фактором. Растворимость \л/С в- состава 110,ггН&ь2гСо,$Мо,1 составляет < 3 об$ при температуре 2270 К. Прь температуре спекания кермета растворимость практически отсутствует. Малая растворимость карбида вольфрама в карбонитриде Ъ%-М$> спесобствует образованию мелкозернистой структуры твердой основы," т.к. частицы I\/С и (1г,Ш)СЦ ' ■ взаимно экранируют друг друга,, и првдрпрзде-ле .5 незначительную диффузионную пористость, что дает возможность'упростить технологию изготовления керметов, исключив стадию синтеза твердого раствора ( •

Глава 4 посвящена изучению смачиваемости карбонитридсв 2х.~ ИВ металлами. Определены краевые утлы смачивания кар-бонитрида состава ^о.гЛ^.г железом, кобальтом,

никелем и многокомпонентной железо-никель-хром-молибденовой металлосвязкс^й. Показано, что в системе Тт.¿0,1^0,1 -Л^Со^Л^

с увеличением концентрации Н& краевой угол смачивания уменьшается. В ряду Fc — Co — Ni краевой угол смачивания уменьшается с 80 до 2°. Из сложных металлосвязок наименьший краевой угол смачивания имеет ыеталлосвязка состава 29,9 Ге - 55,6 NL - 9,8 Съ - ,7 Мо (6 = 6°). Т.к. кобальт удовлетворительно смачивает карбонитрид 2^0,77 М>о,гз Со,* Noj (6.< 20°) и учитывая, что в качества Еторого компонента твердой основы будет использован WC , имеющий угол смачивания кобальтом 9 = 0° и хорошие свойства твердого раствора

WC - Со , то целесообразно именно его выбрать е качестве металлоспязки для разрабатываемых керметов с дЕухфазной твердой основой.

Глава 5 содержит'данные по свойствам керметов в системе Zt0j77 iV£ci2.? CDi5- N0,s~ WC- Co. Чтобы выяснить влияние соотношения Zto.v? C0,s s :WC на физико-механические -свойства керметов были получены керыэтн с различным соотношением карбонитрид : карбид вольфрама и с постоянным содержанием кобальта - 17, об %.

Смеси были подготовлены по двум технологическим рекимаь В' первом случае (раким I) помол компонентов для синтеза карбонитрида и компонентов смесей для получения керметов производили в спирта с последующим пластифицированием раствором каучука и парафина в бензине.'Во втором случае (реним 2) для грецозфанония смесей от взаимодействия с кислородом окружающей среди и иокольной кидкости помол компонентов для синтеза карбонитрида п компонентов шихты керлетов производили в бензине' с добавкой 2 % масс, парафина.'

В рогультате исследований кинетики спекания'керметов 1.0лучены кривые усадки керглэтов и зафиксированы температуры зозникповения чапловпх эффектов в исследуемых системах, характеризующих появление кидкой фазы. Появление эндопьлов арвпадаег с началом" интенсивной усадаи образцов. С увеличением содеркания карбонитрида циркония-ниобия интенсивность " ликов уменьшается-и при 100$ карбонитрида эндоэффект не проявляется. Пики тепловых эфхфектов, вероятно, связаны с образованием эвтектики на контактах WC - Со

Керметы с содержанием карбонитрпда в твердой

основе до 25-50 о6% имеют значительную усадку и характеризуются минимальной пористостью и могут использоваться в качестве материалов как конструкционного, гак и инструментального назначения.

Исследования физико-механических свойств разработанных керметов (рис. 2) показали, что при увеличении содержания карбонитрпда в твердой основе при постоянном объемном содерканип кобальта предел прочности при изгибе (Г,^ , модуль упругости Юнга £ , удельная теплопровода: ность'? и плотность уменьшаются, а твердость//^, удельное олектросопротпвление/' и пористость увел1ГЧНЕагатся. Подобные изменения физико-механических свойств при изменении концентрации карбонгтрида объяснягл-ся, во-первых, ухудшением смачиваемости я уменьшением количества гшдкой ■ фазы при температуре спекания из-за малой растворимости карбонитрпда в кобальте. При этом нарушается нормальный раглм кидкофазного спекания и увеличивается пористость. Бо-вгорых, продел прочности при изгиба карбонитрпда циркония-ниобия нпга, а- твердость вниз, чем у карбида вольфрама, и при изменении концентрации карбонит-рида циркония-ниобия изменение механических свойств твердофазной основы вызывает изменение свойств кермета.

Для образцов, изготовленных по рэшзиу 2 значения физико-механических свойств выше, чем дшг образцов, изготовленных по ренину I, что, вероятно, могшо объяснить' лучшей смачиваемостью металлосвязкой твердой основы у образцов,' изготовленных по рзиыу 2, и содоряагцих меньшее количество примесного кислорода.. Кроме того кислород взаимодействует с карбонитридом с образованием•оксп-карбонитридов, обладающих поникенной прочностью.

Исследовано влияние содержания кобальта на фпзнко-мзхэнические свойства керметов (рис. 3). Разработаны керметы в системе 2*0,77^80^3 С^гИ^у-'МС'^ Со , содержащие до 25 об.% карбонптрида 1г-№о в твердой основе и от 10 до 24 об.£ кобальта. Технология получения керметов с еысоким содеряанием карбонитрида требует '

14

мго

20 40 <8/9 100

20 ЬО 60 80 100

? МОН'СН

I

^Вм/гьад'М

20 40 60 80 т

20 № 60 80 100 ••

Гис. Д Зависимость: а -предела прочности при иргийе <з 'изг. (1,2) и твегщостиМ^ (3,4); Й - модуля упругости шга Е (1,2) и коэффициента термического линейного, расширения КТЛР (3); . в - удельного электросопротивления Р (1,2) и

в - удельного электросопротивления удельной теплопроводности А (3,4); г - плотности (1,2) п пористости

5

пористости(3,4) от ания карйонитрйда 2т-/то в твердой основе при 17% об,СО х - режим 1 о - режим П.

С увеличением концентрации М& модуль упругости Юнга £ , удельное электросопротивление ф и плотность </ увеличиваются , а удельная теплопроводность Я и параметр решетки уменьшаются, причем значения параметров решеток укладываются на прямую Вегарда с небольшим положительным отклонением. Исследования физико-механических свойств карбонитри-дов на образцах, полученных по различным режимам,

позволяет проследить зависимость уровня свойств от пористости образцов, причем пористость уменьшается в ряду режим I -*» режим П— режим Ш, т.к. по режиму I помол смесей производили в течение 40 часов, по режиму П-в тече-ше 100 часов, а образцы по режиму Ш были изготовлены горячим прессованием.

Анализ концентрационных зависимостей физико-механических свойств подтверждает предположение об экстремальном характере их изменений в позволяет рекомендовать состав 2*0,77 С0(1 для использования в качестве компонента твердой основы керметоз.

Проведенные рентгенофазоЕые исследования взаимодействия в системе \"/С показали, что растворимость У/С. в весьма незначительна? что объясняется размерным фактором. Растворимость \л/С в- С состава составляет < 3 об% при температуре 2270 К. Прь температуре спекания кермета растворимость практически отсутствует. Малая растворимость карбида вольфрама в карбонитридз спесобствует образованию мелкозернистой структуры твердой основы,' т.к. частицы №/С н (I*-,М8)СЦ ■ • взаимно экранируют друг друга, и предопредели .я незначительную диффузионную пористость, что дает возможность 'упростить технологию изготовления керметов, исключив стадию синтеза твердого раствора •

Глава 4 посвящена изучению смачиваемости карбонитридсв Тч-- N8, металлагли. Определены краевые углы смачивания кар-бонитрида состава ¿^0,77^/^25 С0)Г железом, кобальтом, никелем и многокомпонентной железо-никель-хром-молибденовой маталдосвязкск. Показано, что е системе Тх

с увеличением концентрации /Уй краевой угол смачивают уменьшается. В ряду Рс —Со — Мс краевой угол смачивания уменьшается с 80 до 2°. Из сложных металлосвязок наименьший краевой угол смачивания имеет металлосвязка состава 29,9 Ре - 55,6 N1 - 9,8Сг - :,чМо (в = 6°). Т.к. кобальт удовлетворительно смачивает карбонитрид 2^0,77^0,23 С0,5 М^г

20°) и учитывая, что в качестве Еторого компонента твердей основы будет использован , имеющий угол смачивания кобальтом в = 0° и хорошие свойства твердого раствора ■

\л/С - Со , то целесообразно именно его выбрать в качестве маталлосязки для разрабатываемых кермегов с двухфазной твердой основой.

Глава 5 содержит'данные по свойствам керметов в системе Т-Хорч Л'^о.г? 5 N0,5-чтобы выяснить влияние соотношения 1^11^^0,23^0,5^0,5 ¡МС на физико-механические свойства керметов были получены керметн с различным соотношением карбонитрид ; карбид вольфрама и с постоянным содержанием кобальта - 17. об %.

Смеси были подготовлены по двум технологическим режима! В'первом случае (реншм I) помол компонентов для синтеза кар-бонитридо и 'компонентов смесей для получения керметов производили в спирте с последующим пластифицированием раствором каучука и парафина в бензине. 'Во втором случав (режим 2) для ^эецохрзнения смесей от взаимодействия с кислородом окружающей среды и помольной жидкости помол компонентов для синтеза карбонигрида и компонентов шихты керметов производи ли в бензине' с добавкой 2 % масс, парафина.'

В регультате исследований кинетики спекания'керметов ьолучены кривые усадки керметов и зафиксированы температуры возникновения тепловых эффектов в исследуемых системах, характеризующих появление жидкой фазы. Появление эндопьков совпадает с началом-интенсивной усадки образцов. С увеличением содержания карбонигрида циркония-ниобия интенсивность-таков уменьшается'и при 100$ карбонитрида эндоэ^фект не проявляется. Пики тепловых эффектов, вероятно, овязаны с образованием эвтектики на контактах ^УС - Со

Керметы с содержанием карбонитрида ЪгЫЬ в твердой основе до 25-50 об% имеют значгтельную усадку и характеризуются минимальной пористостью и могут использоваться в качестве материалов как конструкционного, так и инструментального назначения.

Исследования физико-механических свойств разработанных керметов (рис. 2) показали, что при увеличении содержания гс-рбонитрида 2г-М& в твердой основе при постоянном объемном содержании кобальта предел прочности при изгибе £Гцг1, модуль упругости Юнга £ , удельная теплопровод*: ность^ и плотность уменьшаются, а тЕердостьИУ, удельное электросопротивление/5 и пористость • увеличиваются. Подобные изменения физико-механических свойсте при изменении концентрации карбонгтрида объясняются, во-первых,

ухудшением смачиваемости и уменьшением количества жидкой • фазы при температуре спекания из-за малой растворимости карбонитрида в кобальте. При этом нарушается нор-

мальный режим кидкофазного спекания и увеличивается пористость. Бо-эторых, продел прочности при изгибе карбонитрида циркония-ниобия нпеэ, а- тгердость выига, чем у карбида вольфрама, и при изменении концентрации карбонитрида циркония-ниобия изменение механических свойств твердофазной основы вызывает изменение свойств кермата.

Для образцов, изготовленных по режиму 2 значения ' физико-механических свойств выше, чем для образцов, изготовленных по режиму I, что, вероятно, можно объяснить'' лучшей смачиваемостью металлосЕязкой твердой основы у-образцов,' изготовленных по режиму 2, п содержащих меньшее количество примесного кислорода.. Кроме того кислород взаимодействует с карбонитридом с образованием-оксп-карбонитрндов обладающих пониженной прочностью.

Исследовано влияние содержания кобальта на физико-механические свойства керметов (рис. 3). Разработаны керметы в системе ^0,77з ¿суг^о г~ ^С-Со , содержащие до 25 об.% карбонитрида в твердой основе и от 10 до 24 о6.% кобальта. Технология получения керметов с высоким содержанием карбонитрида

требует '

HV¿0

бизг, «gf/wd^y

(Гшр

í9

20 ¡iO 60 80 m

¿O itO 60 so {00

fifimjmd-M

го ьо 60 so m

20 1(0 60 SO 100 "

Lic. Z Зависимость: а -предела прочности при Hpnifíe 'О маг. (1,2) и тлердости>/// (3,4); ti - модуля упругости Шга Е (1,2) и коэффициента термического линейного расширения К'1'ЛР (3); . в - удельного влектросопротивления J> (1,2) и

удельной теплопроводности А (3,4); г - плотности J- (1,2) и пористости^ (3,4) содержания карбонитрида Zz-Mp твердой основе

от

карбонитрида. при Г/% об,СО х - режим I о - режим П.

к 110177М0'гъ С0)1Г А*0г$ . Показано, что при рза-гьпвх гсгаорч.гур^х сяркапвя порте юз {2х,и8)СМ-\\/С-Со (*18С0К ) 2ззип;;''П растворимость "екду

!! л"гС пт^лт:"-7'-"с> т' отсутствует, тт?о создает псзтпю-силкк д.тл суг.естг.зпкого упро:;?!1'.!" технологии.

7 . РазрзбОЛР.Ч СвХКОЛОГПК 'ГО^'Лв ТОРГг0_<*> Установлено рлдятпо 'лводг-.ого 1?ар5ошг.р;/,э ^Ьг^гз^^п >-на иярсгэттрн структуры. Сугэогеекюз утоньшите ззрэн' твердой основы пр:; введет:; карбонитрада, объясняемое гза--ямшм э^кировазк-э;: кевзагггодеЛствуяэдх С

и углзншшвш роста зерлз вутеи ь'сро^фйсгллккзацкя чорзз ■;лтд;:уп 'уззу, 'определяет н :седаяэкс впеог1."'. $пз«ксмдсха1Ш-госхах л окс!тлуагагсто:ппгх огс';ств создан::."!;: герг.-отов.

3. Комплзксшз :колодот?эн::я :'егланл^с

свойств йарглэтов прг рэкхчпяс соотнопеплях №£п 7л0,тг /»'¿¡>,23 С»,5 //<•,? а рзздпчпем содорпшл :<!^пльта позволяет рзг.сг'зндогзтъ ратрэботавтао гер^спг п гз^эствз материалов для рокуг.ого лпетрумопта.

0. Проведен;? сргвязздьпЕз пеп-гтзтпя рэг^:;: своИстэ г.зр'-зтоп. Показано, но стоПлость пластин лз кзр-

гзтоз, содорпзпзх карбоппгрзд ц^кеш^г-плобля, пра обра-бегкэ ¿агаровакшвх сталсП црэвглззт стойкость евлзвол ЕК с.анаяопгшсл содзрглцазп иобадъга 'з 1,5 ~ 2 раза. Стойкость галтортшп: пластин - аналогов бнла ггрзвлгзла в 1,2 -1,5 раза. Разработаны рзкегловдачет по црг.грнсЕпз сплавов спотекы Zxo.ii //йо.гз С л,? " Со.

10, Разработана тохнологэтес.-гат догф-гантацгя па основе которой осуществляется выпуск рэ;:^цлх-пластин,, преимущественно предназначенных для езцрян ппструиоЕта па импортных производственных линиях. Замена ггшорткого-впеару-мента на отечественный обеспечит зкттс.тшй'скснсглпчэс-кий эффект (310 гас.рублей на 10 п:о. ялаоггп).

По теш диссертация опубликованы следуэдш работы:

I: ВлпянЕв технологических фаКтороз на спокаемость сложных карбонитридов циркония-ниобия и пх нэко?ориэ фл--зико-ыеханическве свойства. /С.С.Петров, С.С.Ордайьян,

\

Я.Г.Ыэсхулпя - 9 е.; 1»л. ~ Библиограф.: 4 назв. - Леи. б ОЧШПгХШ г. Черкассы I3.0G.9I_. JJ 266-Ш 91.

2. Механизм образования сложных кордах раскюроз ьзрбонитрида циркония-ниобия /С.С.Патрон, С.С.Орданьян, Д.Г.Масхуэшя. - II с. •: ил. - Библиограф.: 5 назв. - ¿яп.

3 ОНИИТЭШ.. г. Черкассы 03.07.91, & 250 - ХП 9J.

3. Исследование смачиваемости карбонитрэдов цирко-нля-шобля различными маталлосЕязкамп / С. С.Не трои, С.С.Орданьян, Л.ГЛ.1аохулия. -5с.: ел. - Библиограф.:

4 назв. - Деп. Е 01ШИТЭХШ г. Черкассы 23.07.91 К 343 -ХП 91.

4. Некоторые флгико-м&хаызчесюю свойства слоанш: карбонлтридоЕ Си.з^'о.ь /С.С.Пагров, С.С.Орданьян, Л-.Г.ЬЬсхулпя. - 7 е.: ял. - Библиограф.: 5 назв. -Деп. е ОШШТЭЖ! г. Черкассы 22.08.91 11 399 - ХП 91.

5. Кермоты инструментального назначения в системе (?.•(-, Ni.)C I! С-Со] G.G.Петров, С.С.Орданьян, ' '

Л.Г.Ыасхулйя. - 6 е.: ил. - Библиограф.: 4 названия -•Деп. в ОШМТЭХШ г. Чоркассы 22.08.91 ß .400 - ХП 91.

6. Йетров С.С., Масхулэд Л.Г. Исследование некоторых физшео-шхакачеоких ы эксплуатационных- свойств без-вольфраыоБЫХ композиционных материалов для запорных органов трубопроводной арлагуры.// Тез. /дал.конф. Повы-шаи,э■ качества .герштизпрущих соединений-Пенза, 1988-С. 71-73. ' • . . ■

7. Петров С.С., Масхулия Л.Г. Исследование некоторых физпг.б-мехаштчасках характеристик карбонитрэдов ..

Zt-AfÄ , используемых: в качестве основы композиционного материала о повышенной радиационной стойкостью для запорных органов арматуры АЭС; // Тоз. докл. конф. Повышение качества герметизирующих соединений. - Пенза, 1989. - С.29-3*. .

12.02.92Г.Зда.42-80лта'2ТИ .Московский пр. ,26.