PL171169B1 - Kompozyt ziarnisty na bazie częściowo stabilizowanego ZrO2 - Google Patents

Abstract

1. Kompozyt ziarnisty na bazie częściowo stabilizowanego Z1O2 tlenkami Y2O3 lub CaO lub MgO lub mieszaninami Y2O3-CaO, Y2O3-TO2 lub YhOą-MgO, znamienny tym, że zawiera cząstki węglików WC lub W2C lub TiC lub SiC względnie ich mieszaniny w ilości 5-50% objętościowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozyt ziarnisty na bazie częściowo stabilizowanego

ZrO₂ znajdujący zastosowanie do wytwarzania narzędzi skrawających przy obróbce metali, ciągadeł do drutów, noży do cięcia papieru i plastiku. Znane są tworzywa cyrkonowe stabilizowane tlenkami CaO, Y2O3, CeO2, MgO przy czym wymienione stabilizatory stosowane są pojedynczo lub w układzie potrójnym z cyrkonem w ilości 3-12% molowych w stosunku do Z1-O2.

Znane z polskiego opisu patentowego nr 163 042 stabilizowane tworzywo cyrkonowe zawiera 80-97% molowych ZrO oraz 3-20% molowych koncentratu cerowo-lantanowego zawierającego 64% molowych CeO2, 20% molowych La2^3 oraz lekkie i ciężkie pierwiastki ziem rzadkich wraz z około 3% molowymi Y2O3. Znany jest także z polskiego zgłoszenia P-285 068 dwutlenek cyrkonu stabilizowany tlenkami metali ziem alkalicznych lub tlenkiem itrowym lub tlenkami pierwiastków ziem rzadkich względnie ich mieszaninami zawierający obok tych stabillzatorów 3-38% TiO2.

Częściowo stabilizowany Z1O2 charakteryzuje się wysoką odpornością na pękanie, na ścieranie oraz wysoką wytrzymałością mechaniczną jednak jego wadą jest stosunkowo niska twardość, co ogranicza jego zakres zastosowania. Celem wynalazku jest opracowanie tworzywa, które będzie się charakteryzowało lepszymi właściwościami, również wyższą twardością.

Istotę wynalazku stanowi kompozyt ziarnisty na bazie częściowo stabilizowanego ZrR, przy czym w charakterze stabilizatorów występują Y2O3 lub CaO lub MgO lub mieszaniny Y₂O_:i-TiO2, Y₂O3-CaO lub Y2O.3-M.gO, który zawiera korzystnie izometryczne lub płytkowe cząstki węglików WC lub W₂C lub TiC lub SiC względnie ich mieszaniny w ilości 5-50% objętościowych. Kompozyty według wynalazku wykazują w stosunku do częściowo stabilizowanego ZrO2 wyższą odporność na pękanie, wyższą twardość i wyższą odporność na ścieranie.

Przykład I. Kompozyt ziarnisty stanowi gęsty spiek (powyżej 95% gęstości teoretycznej), którego osnowąjest ZrO2 częściowo stabilizowany Y₂O₃, przy czym zawartość tlenku itru wynosi 3% molowych. Spiek zawiera rozproszone ziarna WC w ilości 20% objętościowych. Tworzywo wykazuje następujące właściwości:

- twardość mierzona metodą nakłuwania piramidą Viskersa pod obciążeniem 1,96 N wynosiła:

- w przypadku czystej osnowy - 9,1 GPa,

- w przypadku kompozytu - 18 GPa;

- odporność na pękanie Ki mierzona metodą nakłuwania piramidą Viskersa przy nacisku 49 N wynosiła:

- dla czystej osnowy - 5,3 MPa mg

- dla kompozytu - 8,4 MPa m⁰·⁵;

- odporność na ścieranie, mierzona objętościowym ubytkiem materiału ściernego w standardowych warunkach dla kompozytu była o 40% wyższa od odporności na ścieranie czystej osnowy.

171 169 odporność na pękanie Ki_c odporność na ścieranie

Przykład II Kompozyt według wynalazku będący gęstym spiekiem o osnowie jak w przykładzie I zawiera rozproszone ziarna WC w ilości 50% objętościowych. Kompozyt charakteryzuje się następującymi właściwościami (mierzonymi jak w przykładzie I):

- twardość - 16,8 GPa,

- 7,3 MPa m⁰·⁵,

- byłao 3.5% wyzsza od odporności na ścieranie c^^yj^tej osnowy.

Przykład III. Kompozyt, będący gęstym spiekiem (96% gęstości teoretycznej), o osnowie z ZrO₂ częściowo stabilizowanego tlenkiem itru wprowadzonym w ilości 2% molowych zawiera rozproszone cząstki SiC w ilości 20% objętościowych. Tworzywo wykazuje następujące właściwości:

- twardość - mierzona jak w przykładzie I wynosi 12 GPa (twardość czystej osnowy 9,6 GPa),

- odporność na pękanie - mierzona jak w przykładzie I wynosi 7,8 MPa m⁰·⁵ (odporność czystej osnowy 5,2 MPa m0·⁵),

- odporność na ścieranie tworzywa wg wynalazku wzrosła o 50% w stosunku do czystej osnowy.

171 169

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kompozyt ziarnisty na bazie częściowo stabilizowanego ZrO₂ tlenkami Y2O3 lub CaO lub MgO lub mieszaninami Y₂Os-CaO, Y₂O₃-TiO₂ lub Y₂O3-MgO, znamienny tym, że zawiera cząstki węglików WC lub W₂C lub TiC lub SiC względnie ich mieszaniny w ilości 5-50% objętościowych.
2. 2 Kompozyt ziarnisty według zastrz. 1, znamienny tym, że cząstki węglików mają pokrój izometryczny lub płytkowy.