RU2070600C1 - Superhard composition material - Google Patents
Superhard composition material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2070600C1 RU2070600C1 RU93036920A RU93036920A RU2070600C1 RU 2070600 C1 RU2070600 C1 RU 2070600C1 RU 93036920 A RU93036920 A RU 93036920A RU 93036920 A RU93036920 A RU 93036920A RU 2070600 C1 RU2070600 C1 RU 2070600C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- copper
- superhard
- vol
- boron nitride
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления и температуры, и может найти применение в машиностроении при производстве лезвийного режущего инструмента. The alleged invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to the production of superhard materials in high-pressure and temperature apparatuses, and may find application in mechanical engineering in the production of blade cutting tools.
Известен компактный абразивно-режущий материал "Бормет" по авторскому свидетельству N 633724, кл. C 01 B 21/06 от 1978 г. Этот материал состоит из кубического нитрида бора и меднотитановых или медноциркониевых интерметаллических соединений из группы: Ti2Cu, TiCu, Ti2Cu3, TiCu3, Zr2Cu, ZrCu, Zr2Cu3, ZrCu3 при следующем соотношении компонентов, об. кубический нитрид бора 65 90, интерметаллические соединения 10 35. Резцы, изготовленные из этого материала, обрабатывают закаленную сталь HRC 62, давая чистоту обработки по 5 6 классу. Однако этот материал имеет недостаточно высокие режущие свойства, а именно стойкость, из-за отсутствия прочных химических связей на границе раздела сверхтвердого порошка со связующим.Known compact abrasive-cutting material "Bormet" according to copyright certificate N 633724, class. C 01 B 21/06 from 1978. This material consists of cubic boron nitride and copper-titanium or copper-zirconium intermetallic compounds from the group: Ti 2 Cu, TiCu, Ti 2 Cu 3 , TiCu 3 , Zr 2 Cu, ZrCu, Zr 2 Cu 3 , ZrCu 3 in the following ratio of components, vol. cubic boron nitride 65 90, intermetallic compounds 10 35. Cutters made of this material are treated with hardened steel HRC 62, giving a grade of treatment of grade 5 6. However, this material has insufficiently high cutting properties, namely resistance, due to the lack of strong chemical bonds at the interface between the superhard powder and the binder.
Прототипом предлагаемого изобретения является сверхтвердый композиционный материал по авторскому свидетельству N 1542071, кл. С 22 С 29/16, B 24 D 3/06 от 1988 г. Этот материал содержит кубический нитрид бора, нитрид титана, диборид титана, интерметаллид меди и титана и медь при следующем соотношении компонентов, об. нитрид титана 18 36, диборид титана 10 18, медь 1,5 4,5, интерметаллид меди и титана 0,5 1,5, кубический нитрид бора - остальное. Резцы, полученные из сверхтвердого композиционного материала, показали высокую стойкость при точении термически обработанных сталей с твердостью большей 50 HRC. При обработке деталей из стали марки ХВГ твердостью HRC 60 при следующих режимах резания: скорость точения V 80 100 м/мин, продольная подача S 0,1 мм/об, глубина точения t 0,5 мм, стойкость режущей кромки составляет ≈30 мин. Однако, при обработке сплавов на основе никеля этот материал имеет низкие режущие свойства (возникновение проточек, сколы режущего клина). The prototype of the invention is a superhard composite material according to the copyright certificate N 1542071, class. C 22 C 29/16, B 24 D 3/06 of 1988. This material contains cubic boron nitride, titanium nitride, titanium diboride, copper and titanium intermetallic and copper in the following ratio, vol. titanium nitride 18 36, titanium diboride 10 18, copper 1.5 4.5, copper and titanium intermetallic 0.5 1.5, cubic boron nitride - the rest. Cutters made from superhard composite materials showed high resistance when turning heat-treated steels with hardness greater than 50 HRC. When machining parts from steel grade HVG with a hardness of HRC 60 under the following cutting conditions: turning speed V 80 100 m / min, longitudinal feed S 0.1 mm / rev, turning depth t 0.5 mm, cutting edge resistance ≈30 min. However, when processing nickel-based alloys, this material has low cutting properties (the occurrence of grooves, chips of a cutting wedge).
Целью предполагаемого изобретения является повышение режущих свойств сверхтвердых материалов при обработке сплавов на основе никеля. The aim of the proposed invention is to increase the cutting properties of superhard materials in the processing of nickel-based alloys.
Поставленная цель достигается тем, что материал содержит в качестве тугоплавких соединений титана: TiN и/или TiB2 и/или TiBN, в качестве интерметаллидов меди и титана: CuTi3 и/или CuTi2 и/или CuTi и/или Cu3Ti2 и/или Cu2Ti и/или Cu3Ti при следующем соотношении компонентов, об.This goal is achieved in that the material contains as refractory compounds of titanium: TiN and / or TiB 2 and / or TiBN, as intermetallic compounds of copper and titanium: CuTi 3 and / or CuTi 2 and / or CuTi and / or Cu 3 Ti 2 and / or Cu 2 Ti and / or Cu 3 Ti in the following ratio of components, vol.
Кубический нитрид бора 40 18
Тугоплавкие соединения титана 45 80
Интерметаллиды меди и титана и/или медь 15 2
Материал по предполагаемому изобретению содержит большое количество (45
80 об.) тугоплавких соединений титана TiN и/или TiB2 и/или TiBN. Каждое зерно кубического нитрида бора связано прочной химической связью со связующим и покрыто оболочкой из тугоплавких соединений титана. Интерметаллиды меди и титана CuTi3, CuTi2, CuTi, Cu3Ti2, Cu2Ti, Cu3Ti и чистая медь расположены в межзеренных пустотах и структурных каналах. Такой фазовый состав и структура материала обеспечивают как прочный спай кубического нитрида бора со связкой, так и высокую вязкость композиционного материала. Это предотвращает возникновение проточек, приводящих к сколам режущего клина. Как показали исследования режущих свойств сверхтвердого композиционного материала при обработке сплавов на основе никеля, на стойкость режущих пластин заметно влияет как общее содержание тугоплавких компонентов титана в связующем, так и компонент содержащих медь. Экспериментально установлено, что повышение содержания кубического нитрида бора выше 40 об. приводит к сколам режущего клина. Поэтому при увеличении содержания кубического нитрида бора до 40 об. следует в составе связующего иметь большее количество компонент связующего, содержащих медь (до 15 об.). При уменьшении содержания кубического нитрида бора до 18 об. содержание тугоплавких соединений титана можно увеличить до 80 об. а содержание компонентов связующего с медью можно уменьшить до 2 об. Использование большого количества и тугоплавких и медных компонент связующего позволяет повышать скорости резания. Уменьшение содержания кубического нитрида бора менее 18 об. снижает режущие свойства композитов, по-видимому, за счет значительного уменьшения в единице объема кубического нитрида бора, который является режущим элементом.Cubic boron nitride 40 18
Refractory compounds of titanium 45 80
Intermetallides of copper and titanium and / or copper 15 2
The material of the alleged invention contains a large amount (45
80 vol.) Refractory compounds of titanium TiN and / or TiB 2 and / or TiBN. Each grain of cubic boron nitride is bound by a strong chemical bond with a binder and is coated with a shell of refractory titanium compounds. Intermetallic compounds of copper and titanium CuTi 3 , CuTi 2 , CuTi, Cu 3 Ti 2 , Cu 2 Ti, Cu 3 Ti and pure copper are located in intergranular voids and structural channels. Such a phase composition and structure of the material provide both a strong junction of cubic boron nitride with a binder and a high viscosity of the composite material. This prevents grooves leading to chipping of the cutting wedge. As studies of the cutting properties of a superhard composite material during the processing of nickel-based alloys have shown, the resistance of cutting inserts is noticeably affected by both the total content of refractory titanium components in the binder and the component containing copper. It was experimentally established that an increase in the content of cubic boron nitride above 40 vol. leads to chipping of the cutting wedge. Therefore, with an increase in the content of cubic boron nitride to 40 vol. it should be in the composition of the binder to have a larger number of binder components containing copper (up to 15 vol.). With a decrease in the content of cubic boron nitride to 18 vol. the content of refractory titanium compounds can be increased to 80 vol. and the content of the components of the binder with copper can be reduced to 2 vol. The use of a large number of refractory and copper components of the binder can increase the cutting speed. The decrease in the content of cubic boron nitride less than 18 vol. reduces the cutting properties of the composites, apparently due to a significant reduction in the unit volume of cubic boron nitride, which is a cutting element.
Предложенный материал позволил увеличить стойкость режущих пластин из композитов при обработке сплавов на основе никеля. Свой вклад в увеличение стойкости внесли и фазовый состав, и подбор количественных соотношений компонентов, и структура материала. The proposed material allowed to increase the resistance of cutting inserts made of composites during the processing of nickel-based alloys. The phase composition, the selection of quantitative ratios of components, and the structure of the material also contributed to the increase in resistance.
Пример 1. Example 1
В аппарат высокого давления и температуры помещают графитовый нагреватель, имеющий форму стаканчика. На дно графитового нагревателя помещают связующее материал пропитки, спрессованный в виде таблетки. На металлическое связующее помещают порошок кубического нитрида бора, а сверху слой изоляции. Заполненный графитовый нагреватель подвергают действию давления ≈30 кбар и температуры 1000-1300oС. После изотермической выдержки в течение 10 40 с, понижения давления до атмосферного, а температуры до комнатной, получают композит. Изменяя количество кубического нитрида бора и связующего получают составы сверхтвердого композиционного материала, представленные в таблице. В таблице приведены составы сверхтвердого композиционного материала и режущие свойства композитов при обработке сплавов на основе никеля.A graphite heater having a cup shape is placed in a high-pressure and temperature apparatus. At the bottom of the graphite heater is placed a binder impregnation, compressed in the form of tablets. Cubic boron nitride powder is placed on a metal binder, and an insulation layer is placed on top. A filled graphite heater is subjected to a pressure of ≈30 kbar and a temperature of 1000-1300 o C. After isothermal exposure for 10 40 s, lowering the pressure to atmospheric and temperature to room temperature, a composite is obtained. By changing the amount of cubic boron nitride and a binder, the compositions of superhard composite material are obtained, presented in the table. The table shows the compositions of superhard composite material and the cutting properties of composites during the processing of nickel-based alloys.
Пример 2. Example 2
В аппарат высокого давления и температуры помещают графитовый нагреватель. В нагреватель помещают смесь порошков связующего и кубического нитрида бора и подвергают воздействию высокого давления 20 40 кбар и температуры 1000-1300oC. После изотермической выдержки и понижения давления и температуры получают композит.A graphite heater is placed in a high-pressure and temperature apparatus. A mixture of powders of binder and cubic boron nitride is placed in the heater and subjected to high pressure of 20-40 kbar and a temperature of 1000-1300 o C. After isothermal exposure and lowering the pressure and temperature, a composite is obtained.
Режущие свойства сверхтвердого композиционного материала определяли при обработке сплава на основе никеля на токарно-винторезном станке 16К20 при следующем режиме резания: скорость точения V ≃ 30 м/мин, продольная подача S 0,2 мм/об, глубина точения t 1 мм. Резцы, полученные из сверхтвердого композиционного материала, показали высокую стойкость при обработке сплавов на основе никеля. Они превосходят по стойкости в несколько раз резцы из сверхтвердого материала прототипа. По сравнению с базовым объектом, за который приняты резцы из твердого сплава ВК60М, резцы, изготовленные из сверхтвердого композиционного материала предполагаемого изобретения, обладают более высокой стойкостью при механической обработке сплавов на основе никеля. Кроме того, резцы из нового материала позволяют производить обработку сплавов на основе никеля при скоростях, на ≈20% превышающих скорости при обработке резцами из твердого сплава. The cutting properties of the superhard composite material were determined during the processing of nickel-based alloy on a 16K20 screw-cutting lathe with the following cutting conditions: turning speed V ≃ 30 m / min, longitudinal feed S 0.2 mm / rev, turning depth t 1 mm. Cutters obtained from superhard composite material showed high resistance when machining nickel-based alloys. They outperform several times the incisors of the superhard material of the prototype. Compared with the base object, for which VK60M carbide cutters are adopted, cutters made from the superhard composite material of the alleged invention have higher resistance to machining of nickel-based alloys. In addition, the cutters from the new material allow the processing of nickel-based alloys at speeds ≈20% higher than the speeds when machining with carbides.
Claims (1)
Тугоплавкие соединения титана 45 80
Интерметаллиды меди и титана и/или медь 2 15Cubic boron nitride 40 18
Refractory compounds of titanium 45 80
Intermetallides of copper and titanium and / or copper 2 15
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93036920A RU2070600C1 (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Superhard composition material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93036920A RU2070600C1 (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Superhard composition material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2070600C1 true RU2070600C1 (en) | 1996-12-20 |
| RU93036920A RU93036920A (en) | 1996-12-27 |
Family
ID=20145259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93036920A RU2070600C1 (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Superhard composition material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2070600C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109607559A (en) * | 2018-02-08 | 2019-04-12 | 河南理工大学 | A method for synthesizing ternary layered compounds using metal powder flux |
| RU2763269C1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-12-28 | Ниварокс-Фар С.А. | Non-magnetic watch component with increased wear resistance |
-
1993
- 1993-07-19 RU RU93036920A patent/RU2070600C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 633724, кл. B 24 D 3/06, 1978. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109607559A (en) * | 2018-02-08 | 2019-04-12 | 河南理工大学 | A method for synthesizing ternary layered compounds using metal powder flux |
| CN109607559B (en) * | 2018-02-08 | 2020-01-21 | 河南理工大学 | Method for synthesizing ternary layered compound by adopting metal powder fluxing agent |
| RU2763269C1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-12-28 | Ниварокс-Фар С.А. | Non-magnetic watch component with increased wear resistance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4647546A (en) | Polycrystalline cubic boron nitride compact | |
| CA1090062A (en) | Sintered compact for a machining tool and a method of producing the compact | |
| JPH0621314B2 (en) | Sintered body for high hardness tool and manufacturing method thereof | |
| EP0386338B1 (en) | Hard sintered body for tools | |
| JPS62253746A (en) | cBN sintered body and its manufacturing method | |
| US5092920A (en) | Sintered body for high-accuracy working tools | |
| RU2070600C1 (en) | Superhard composition material | |
| JP2893886B2 (en) | Composite hard alloy material | |
| JPS644988B2 (en) | ||
| JPH10193206A (en) | Cutting tool whose cutting edge piece has excellent brazing joining strength | |
| RU2083714C1 (en) | Superhard composite material | |
| RU2070599C1 (en) | Charge for superhard composition material production | |
| JPS5861255A (en) | High-toughness boron nitride-base material sintered under superhigh pressure for cutting tool and wear-resistant tool | |
| RU1542071C (en) | Superhard composite material | |
| JPS644989B2 (en) | ||
| JPS6033893B2 (en) | High-toughness boron nitride-based ultra-high pressure sintered material for cutting and wear-resistant tools | |
| JPS607022B2 (en) | Cubic boron nitride-based ultra-high pressure sintered material for cutting tools | |
| RU2284247C2 (en) | Method for producing blank of shock resistant cutting tip on base of cubic boron nitride and shock resistant cutting tip produced by such method | |
| RU2098389C1 (en) | Mixture for production of superhard composition material | |
| JPS6154857B2 (en) | ||
| RU2108404C1 (en) | Superhard composite material | |
| JPS61179848A (en) | High hardness sintered body for cutting | |
| JP3358477B2 (en) | Cutting tool with excellent brazing joint strength with cutting edge piece | |
| JPS6141873B2 (en) | ||
| RU2114803C1 (en) | Method for manufacturing articles of superhard composite material |