SE460600B

SE460600B - Whiskerfoerstaerkt keramiskt skaermaterial

Info

Publication number: SE460600B
Application number: SE8702391A
Authority: SE
Inventors: G Brandt; A Thelin
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1989-10-30
Also published as: SE8702391L; SE8702391D0

Description

15 20 25 30 35 -a.=_iíç_.zš:-gæ__geftev f . « “i V ^ i ~.: se' ~,:~:- " s* ' 460 eoo i r ii ¿ operationer. Emellertid fortgår sökandet kontinuerligtë ¿A efter större förbättringar av egenskaperna hos skärverktyg.

Det primära målet med föreliggande uppfinning är att àstad-~§« komma ett material med förbättrat seghetsbeteende och ett@ större applikationsomràde än vad som hittills varit känt.Ü Detta mål har uppnåtts genom en samtidig verkan av flera _ seghetsökande mekanismer. Vid olika praktiska skärprov- ningar har det visat sig att den maximala skärlivslängden beror på storleken hos den enskilda kristallen samt geo- metrin hos förstärkningstillsatserna vid en specificerad bearbetningsoperation. Därför har ett visst tidigare känt material ett relativt snävt optimalt tillämpningsområde.

Det har nu överraskande visat sig att man genom tillsats av flera olika klasser av förstärkande enhetliga kristaller, med avseende på geometri och storlek, kan uppnå inte bara en breddning av applikationsomrâdet utan även en förbätt- ring av skärlivslångden.

Föreliggande uppfinning är generellt riktad på framställ- av whiskersförstärkta keramiska skärmaterial kännetecknade av ökad skarlivslängd och ett bredare tillämpningsområde än tidigare kända material. Kompositmaterialen består av en grundmassa baserad pa Al203 och upp till 35 vikt-% enkristaller eller whiskers med olika geometrier och storlekar. En lämplig koncentration av ostabiliserad och/eller partiellt stabiliserad zirkoniumoxid (företrädesvis 3-20 och helst S-15 vikt-%) ökar seghetsbeteendet hos kompositmaterialet inom ett bredare område av metallbearbet- ningstillämpningar än vad som kan uppnås med enbart en av de' företrädesvis av SiC. som används i föreliggande uppfinning är av enkristallin struktur och uppdelade i tre typer kännetecknade av olika diametrar samt olika längdldiameter- eller exempelvis diameterltjockleks- förhållanden, varvid minst 5 vikt-S av vardera av ätminstoneg tvä av följande tre typer finns narvarande i grundmassan: tillsatser som nämnts ovan. De whiskers. 5 10 15 20 25 30 35 .Mn/Ry *ffimés ' i typiskt värde 0,6/um, och ett längdldiameterförhål- Ü lanae av 15-150; '* (ii) Enkristallfibrer med en diameter av 1-6/um, typiskt värde 3-4,um och ett längdldiameterförhâl- lande av S-100: samt (iii) Enkristallskivor med en ekvivalent diameter (hypote-i tisk diameter av en cirkel med samma yta som skivan) av 5-50/um, typiskt värde 20/um och ett formför- hållande (där formförhállandet definieras såsom för- hållandet mellan ekvivalent diameter och tjocklek hos skivan) av 5-50, typiskt värde 10-20.

Kompositmaterialet kan dessutom innehålla refraktära nitti- der och karbider för att öka varmhårdhet och vârmelednings- förmåga vilket är fördelaktigt vid vissa metallbearbetnings- tillämpningar. V Exempel 1 Skärmaterial tillverkades från följande begynnelsematerial: A.

BI EQ Aluminiumoxid med en kornstorlek 5 1/um; SiC-enkristaller med en genomsnittsdiameter av 0,6/um _ och ett genomsnittligt längd/diameterförhållande lika med 60; SiC-enkristaller med en genomsnittsdiameter av Glum och ett genomsnittligt längd/díameterförhållande lika med 10; _ SiC-enkristaller med en genomsnittlig ekvivalent diame- ter av 20/um och ett formförhållande av 10: Zr02 med en kornstorlek < 2/um.

A SiC-enkristallerna fördelades och vâtmaldes med aluinium-_ oxidpulver. Efter torkning varmpressades blandningen vid ”' 172s°c 1 so min (med zroz via 1sso°c 1 ao min) till (i) Enkristallfibrer med en diameter mindre än 1,um;:Ü 10 15 20 25 30 35 ._ :_ _ -w ~. ~ Ja» . ~p,_, fwíaﬂqgw., ,. 460 600 99,6 t av den teoretiska tätheten. Sammansättnings-1 varianterna framgår av Tabell 1.

Tabell 1 Var Q Q 1 1 bal 24 S 2 ' 24 3 ' 0 4 ' 8 5 ' 8 6 ' 12 Bxemgel 2 \ OGQOOO Im 10 10 10 10 tidigare teknik egen ansökan enl uppfinningen Materialen från Exempel 1 provades i form av skär SNGN 120412 i gjutjârn SS 0125 vid en íntermittent fräsoperation med höga seghetskrav. Följande skärlivslängdsrangordning erhölls vid olika skärbetingelser (Tabell 2).

Tabell 2 Skärlivslängd vid olika skärbetingelserß Skärhastighet, 400 m/min Matningï 0,3 mm/varv Variant Oñﬂﬂàldkåi-ﬂ NUJO-làlﬂﬂi 400 0,5 D-IWNUDUIG 700 0,3 NHNﬂ-Nbﬁ 700 IUUIO-JcDUIG Total rang- ordning 24 19 17 10 10 15 20 .ïç 4eo¿enof“, 5 Resultatet visar att varianterna 4, 5 och 6 enligt förelig- Tr gande uppfinning utnyttjar flera seghetsökande mekanismer samt är överlägsna varianterna enligt tidigare känd teknik.

Exemgel 3 Skär SNGN 120421 tillverkade enligt Exempel 2 provades i en kontinuerlig svarvningsoperation av gjutjârn SS 0125 med höga krav på slitstyrka (vid en skärhastíghet av 700 mm/min och en matningshastighet av 0,3 m/varv). Den relativa rang- ordningen i livslängd visas i Tabell 3.

Tabell 3 IM 2 3 ¿ ej provad 4 im I Variant Relativ rang- 2 - ordning Resultatet visar att en förbättrad seghetsökning medelst ZrO2-tillsatser leder till en reduktion av slitstyrkan.

Claims

1. 460 600 " s 10 15 20 25 30 35 Ratentkmx l. Ett vhiskerförstårkt keramiskt skârmaterial karak- teriserat av ökat seghetsbeteende inom ett brett område för metallbearbetningstillâmpning samt innehållande en samman- sättning definierad av en grundmassa av aluminiumoxid med upp till 35 vikt-% kiselkarbid-vhiskers homogent fördelade i densamma, där nämnda whiskers har en monokristallin k å n n e t e c k n a t av, att det innehåller minst 5 vikt-% vardera av minst två av följande tre typer av struktur, whisker-enkristaller karakteriserade av följande geometri och storlek: (i) enkristallfibrer med en diameter mindre än 1 um, företrädesvis omkring 0,6 um, och ett lângd/diameter- förhållande av 15-150: ' (ii) enkristallfibrer med en diameter av l-6, företrädes- Avis 3-4 um, och ett lângd/diameterförhàllande av 5-1002 (iii) enkristallskivor med en ekvivalent diameter (hypotetisk diameter hos en cirkel med sama area som skivan) av 5-50 um, företrädesvis omkring 20 um, och ett formförhállande av 5-50, företrädesvis omkring 10-20, där formförhallandet definieras såsom 2” förhållandet mellan (ekvivalent) diameter och _tjocklek. A2. nfhhiskerförstârkt keramiskt material enligt kravet l, k å n n e t e c k n a t ' av, att grundmassan dessutom innehåller 3-20 vikt-1, företrädesvis 5-15 vikt-8, zirkcniumoxid. .iﬁiff i