RU2134232C1 - Сверхтвердый композиционный материал - Google Patents
Сверхтвердый композиционный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134232C1 RU2134232C1 RU98119578A RU98119578A RU2134232C1 RU 2134232 C1 RU2134232 C1 RU 2134232C1 RU 98119578 A RU98119578 A RU 98119578A RU 98119578 A RU98119578 A RU 98119578A RU 2134232 C1 RU2134232 C1 RU 2134232C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powders
- compounds
- mixture
- boron nitride
- cubic boron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для инструментальной промышленности и может быть использовано при получении абразивных материалов и режущего инструмента. Сверхтвердый композиционный материал содержит, мас.%: порошки кубического BN 50-95,5; соединения Al и Si 1-30; смесь порошков соединений переходных металлов IV-VII групп остальное. Размер частиц порошков 0,1-10,0 мкм. Содержание высокочистого BN в порошках BN - не менее 50 мас.%, суммарное содержание примесей углерода и гексагонального BN - не более 0,5 мас.%. Не менее 10 мас.% частиц кубического BN покрыты оболочкой из смеси переходных металлов IV-VII групп. Материал имеет повышенную механическую прочность на изгиб и высокую ударную стойкость. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области сверхтвердых композиционных материалов на основе кубического нитрида бора (КНБ), которые могут найти применение в инструментальной промышленности для изготовления режущего инструмента.
Известен сверхтвердый композиционный материал, состоящий из смеси порошков переходных металлов и диборидов переходных металлов IV-VII групп с размерами частиц 0.1-10 мкм в соотношении 7:3-3:7 - 0.5... 50 мас.% и порошка по крайней мере одного сверхтвердого материала из группы алмаз, нитрид бора кубической или вюрцитной модификации - 50...95.5 мас.% (а. с. СССР N 814987, кл. C 04 B 35/71, 1981).
Режущий инструмент, изготовленный из данного материала, имеет недостаточно высокие режущие свойства, вызванные его низкой трещиностойкостью. Так при безударной обработке стальной заготовки, закаленной до HRC=55-56 со скоростью резания 80 м/с, глубиной резания 0.2 мм и подачей 0.07 мм/оборот время износа резца до величины 0.4 мм составляет 28-29 мин. При резании с ударом происходит скол режущей вершины в начальный момент резания. Кроме того, у известного материала невысокая общая механическая прочность и недостаточная прочность на изгиб.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение эксплутационных свойств сверхтвердого композиционного материала за счет достижения следующих технических результатов: повышения механической прочности материала на изгиб, повышения ударной стойкости.
Поставленная задача достигается тем, что в сверхтвердом материале, состоящем из смеси порошков с размерами частиц 0.1-10 мкм, соединений переходных металлов IV- VII групп и порошка кубического нитрида бора, дополнительно содержатся соединения Al и Si, при этом не менее 50% кубического нитрида бора использовано высокочистым, с суммарным содержанием примесей углерода и гексагонального нитрида бора не более 0.5 %, а не менее 10 % общего количества частиц кубического нитрида бора предварительно покрыты оболочкой из смеси соединений переходных металлов IV-VII групп при следующем соотношении компонентов в материале, мас.%:
Порошки кубического нитрида бора - (50 - 95.5)
Соединения Al и Si - (1 - 30)
Смесь порошков соединений переходных металлов IV-VII групп - Остальное
Кроме того, сверхтвердый композиционный материал может дополнительно содержать добавки в виде волокон переходных элементов IV-VII групп, а также B, C, Si, W, Re, Mo с диаметром волокон 0.1-10 мкм и длиной 1-50 мкм,
В таблице приведены примеры практического осуществления предлагаемого сверхтвердого композиционного материала и результаты сравнительных испытаний. Испытания проводились при следующих условиях: скорость резания 80 м/с, глубина резания 0.2 мм, подача 0.07 мм/об, стальная заготовка закалена до HRC=55-56, время резания до износа резца на величину 0.4 мм.
Порошки кубического нитрида бора - (50 - 95.5)
Соединения Al и Si - (1 - 30)
Смесь порошков соединений переходных металлов IV-VII групп - Остальное
Кроме того, сверхтвердый композиционный материал может дополнительно содержать добавки в виде волокон переходных элементов IV-VII групп, а также B, C, Si, W, Re, Mo с диаметром волокон 0.1-10 мкм и длиной 1-50 мкм,
В таблице приведены примеры практического осуществления предлагаемого сверхтвердого композиционного материала и результаты сравнительных испытаний. Испытания проводились при следующих условиях: скорость резания 80 м/с, глубина резания 0.2 мм, подача 0.07 мм/об, стальная заготовка закалена до HRC=55-56, время резания до износа резца на величину 0.4 мм.
Наилучшим вариантом состава материала является следующее:
60 BN-20 (50TiN-50TiB)-20 (AlB) или 60 BN - 30 (50TiN- 50TiB)- 10 (AlB), где:
60 % BN- сверхтвердая часть, содержащая менее 0.5 % примесей C и ГНБ,
(50TiN- 50TiB)- материал покрытия;
(AlB) - соединения материалов из ряда металлов Al, Cu и/или их сплавов.
60 BN-20 (50TiN-50TiB)-20 (AlB) или 60 BN - 30 (50TiN- 50TiB)- 10 (AlB), где:
60 % BN- сверхтвердая часть, содержащая менее 0.5 % примесей C и ГНБ,
(50TiN- 50TiB)- материал покрытия;
(AlB) - соединения материалов из ряда металлов Al, Cu и/или их сплавов.
Данный вариант состава материала позволяет достичь величины стойкости 60 мин при ударном резании и 30 мин при безударном резании.
Добавки волокнистых материалов в сверхтвердом материале, например, Si3N4, AlN, SiC, B, Mo, W, Re, SiB4 толщиной 0.1-10 мкм и длиной 1-30 мкм позволяют повысить механическую прочность, прежде всего на изгиб. Кроме того, повышению общей механической прочности и улучшению режущих свойств способствует введение в материал соединений легкоплавкого материала с температурой плавления до 1400oC из ряда металлов Al, Cu и/или их сплавы с Si, Ni, Co, Ti, B, P.
Технология получения сверхтвердого композиционного материала состоит в следующем.
1. Приготавливают порошки КНБ с нанесенной оболочкой методом газофазной реакции (газовой фазой являются галогены I, Cl, F).
2. Порошки соединений переходных металлов IV-VII групп, порошки КНБ, покрытые и непокрытые оболочкой, добавки (соединения Al и Si, волокнистые материалы), смешиваются в шаровой мельнице в течение 30 мин в растворе толуола.
3. Навеска полученной смесевой шихты прессуется при давлении (1.5±0.5) МПа в пресс-форме с заданной конфигурацией.
4. Прессовка вставляется в контейнер из литографического камня и закрывается с торцев электропроводными прокладками из смеси графита с неэлектропроводными материалами.
5. Сборка помещается в блок аппарата высокого давления (АВД) с твердосплавными или стальными матрицами.
6. Блок АВД со снаряженной сборкой помещается в гидравлический пресс и нагружается до давления (0.5-0.7) ГПа.
7. Осуществляется нагрев пропусканием электрического тока до температуры (1600- 1700)oC в течение 60 с, после чего нагрев прекращается.
8. Охлаждение до температуры (150-100)oC. Снятие давления.
9. Блок АВД извлекается из пресса. Спеченная заготовка извлекается из АВД
После спечения формируется материал на основе кубического нитрида бора, содержащего сложный каркас связки из соединений типа TiB, TiB2-TiN, TiC и AlB2, AlB6-AlB2-AlB-AlN.
После спечения формируется материал на основе кубического нитрида бора, содержащего сложный каркас связки из соединений типа TiB, TiB2-TiN, TiC и AlB2, AlB6-AlB2-AlB-AlN.
Толщина оболочки покрытых частиц КНБ составляет (0.1-2) мкм, а соотношение КНБ/покрытие однозначно определяется составом исходной смеси КНБ/металл.
Материал имеет большую прочность на изгиб и ударную вязкость за счет цепочек AlB-AlB /AlN-AlN , TiB-AlB/TiB-AlN/ TiN-AlN, скрепляющих общий каркас связки, тормозящих развитие трещин по телу каркаса материала.
Высокие режущие свойства материала обеспечиваются прочным удержанием кристаллов КНБ в каркасе боридов и нитридов.
Для увеличения изгибной прочности и ударной вязкости композиционный материал может содержать волокна прочных/твердых материалов, таких как Si3N4, B4Si, SiC, AlN, AlB, W, В в количестве до 25 мас.% в исходной шихте.
Таким образом, спеченный сверхтвердый композиционный материал имеет следующий состав, мас.%:
Сверхтвердый материал (КНБ) - 20-90
Связка, сформированная из материала покрытия и введенных добавок:
TiB, TiB2 - 3-20
TiN, TiN2 и/или TiC, TiCN - 2-20
AlB12, AlB6, AlB - 1-30
AlN - 1-12
Волокнистые материалы - До 15.
Сверхтвердый материал (КНБ) - 20-90
Связка, сформированная из материала покрытия и введенных добавок:
TiB, TiB2 - 3-20
TiN, TiN2 и/или TiC, TiCN - 2-20
AlB12, AlB6, AlB - 1-30
AlN - 1-12
Волокнистые материалы - До 15.
Материал может быть применим для изготовления режущего инструмента в металлорежущей промышленности (фрезерование, резание сталей всех марок и твердых сплавов), в горнодобывающей промышленности (для оснащения бурового инструмента) и других отраслях промышленности
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 814987, C 04 B 35/71, 1981о
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 814987, C 04 B 35/71, 1981о
Claims (1)
- Сверхтвердый композиционный материал, состоящий из смеси порошков с размерами частиц 0,1 - 10,0 мкм, соединений переходных металлов IV - VII групп и порошка кубического нитрида бора, отличающийся тем, что материал дополнительно содержит соединения Al и Si, при этом не менее 50 мас.% кубического нитрида бора использовано высокочистым с суммарным содержанием примесей углерода и гексагонального нитрида бора не более 0,5 мас.%, а не менее 10 мас. % от общего количества частиц кубического нитрида бора предварительно покрыто оболочкой из смеси соединений переходных металлов IV - VII групп при следующем соотношении компонентов в материале, мас.%:
Порошки кубического нитрида бора - 50,0 - 95,5
Соединения Al и Si - 1 - 30
Смесь порошков соединений переходных металлов IV - VII групп - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98119578A RU2134232C1 (ru) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Сверхтвердый композиционный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98119578A RU2134232C1 (ru) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Сверхтвердый композиционный материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2134232C1 true RU2134232C1 (ru) | 1999-08-10 |
Family
ID=20211745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98119578A RU2134232C1 (ru) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Сверхтвердый композиционный материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2134232C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750448C1 (ru) * | 2020-07-31 | 2021-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью «Микробор Композит» | Сырьевая смесь для изготовления крупноразмерной заготовки сверхтвердого композитного материала, крупноразмерная заготовка сверхтвердого композитного материала и способ ее получения |
-
1998
- 1998-11-02 RU RU98119578A patent/RU2134232C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кузнецова Н.Г., Полубояринов Д.Н. Спекание нитрида бора при горячем прессовании и исследование его свойств при высоких температурах. Химия и физика нитридов. - Киев: Наукова думка, 1968, с. 105 - 111. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1975, с. 327 - 335. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750448C1 (ru) * | 2020-07-31 | 2021-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью «Микробор Композит» | Сырьевая смесь для изготовления крупноразмерной заготовки сверхтвердого композитного материала, крупноразмерная заготовка сверхтвердого композитного материала и способ ее получения |
WO2022025791A1 (ru) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Микробор Композит" | Крупноразмерная заготовка сверхтвердого композита |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0181258B1 (en) | Improved cubic boron nitride compact and method of making | |
US7033408B2 (en) | Method of producing an abrasive product containing diamond | |
JP3309897B2 (ja) | 超硬質複合部材およびその製造方法 | |
EP1313887B1 (en) | Method of producing an abrasive product containing cubic boron nitride | |
KR100412181B1 (ko) | 연삭체제조방법 | |
KR950014722B1 (ko) | 알루미나 코팅된 실리콘 카바이드 휘스커-알루미나 합성물 | |
JPH0621313B2 (ja) | 高硬度工具用焼結体およびその製造方法 | |
KR930000466B1 (ko) | 엔드 밀용 입방정질화붕소 소결체 및 그 제조방법 | |
EP1870185A1 (en) | cBN SINTERED COMPACT AND CUTTING TOOL USING THE SAME | |
US4596693A (en) | Method of producing a composite compact of cBN and WC-Co | |
EP0383861A4 (en) | Diamond compact possessing low electrical resistivity | |
US5569862A (en) | High-pressure phase boron nitride sintered body for cutting tools and method of producing the same | |
KR930005896B1 (ko) | 고경도 공구용 소결체 | |
RU2134232C1 (ru) | Сверхтвердый композиционный материал | |
GB2383799A (en) | Diamond containing cermet | |
JPS62187173A (ja) | 鉄材料を加工するためのバイトチツプ | |
GB2058840A (en) | Production of polycrystalline cubic boron nitride | |
JPH10310838A (ja) | 超硬質複合部材およびその製造方法 | |
JPH06198504A (ja) | 高硬度焼結体切削工具 | |
WO2020027688A1 (en) | A method of production of a superhard material and superhard material based on tungsten pentaboride | |
JPH10193206A (ja) | 切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工具 | |
US4661155A (en) | Molded, boron carbide-containing, sintered articles and manufacturing method | |
JP3346609B2 (ja) | 繊維強化セラミックスおよびその製造方法 | |
AU615089B2 (en) | Diamond compact possessing low electrical resistivity | |
JPH11139876A (ja) | 窒化ケイ素系切削工具及びその製造方法 |