SE530252C2 - Keramiskt material och skär tillverkat av materialet - Google Patents

Keramiskt material och skär tillverkat av materialet

Info

Publication number
SE530252C2
SE530252C2 SE0602811A SE0602811A SE530252C2 SE 530252 C2 SE530252 C2 SE 530252C2 SE 0602811 A SE0602811 A SE 0602811A SE 0602811 A SE0602811 A SE 0602811A SE 530252 C2 SE530252 C2 SE 530252C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sialon
phase
hard phase
refractory hard
tin
Prior art date
Application number
SE0602811A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0602811L (sv
Inventor
Erik Oesthols
Original Assignee
Sandvik Intellectual Property
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Intellectual Property filed Critical Sandvik Intellectual Property
Priority to SE0602811A priority Critical patent/SE0602811L/sv
Priority to EP07122618A priority patent/EP1939155A3/en
Priority to US12/000,849 priority patent/US20080188369A1/en
Priority to IL188209A priority patent/IL188209A0/en
Priority to JP2007336312A priority patent/JP2008162883A/ja
Priority to CNA2007101605942A priority patent/CN101209924A/zh
Publication of SE530252C2 publication Critical patent/SE530252C2/sv
Publication of SE0602811L publication Critical patent/SE0602811L/sv

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/597—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C04B41/5031—Alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
    • C04B41/5068—Titanium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3839—Refractory metal carbides
    • C04B2235/3843—Titanium carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3856—Carbonitrides, e.g. titanium carbonitride, zirconium carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3873—Silicon nitrides, e.g. silicon carbonitride, silicon oxynitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3886—Refractory metal nitrides, e.g. vanadium nitride, tungsten nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/766—Trigonal symmetry, e.g. alpha-Si3N4 or alpha-Sialon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/85—Intergranular or grain boundary phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Description

25 30 35 530 252 2 påverkas av sammansättningen av ràmaterialen som används, såväl som sintringsbetingelser.
Förutom att stabilisera d-sialonfasen, fungerar även metall- jonen som en katalysator för bildningen av sialonkristaller under sintring, och hjälper bildningen av utdragna sialonkorn, vanligtvis av betafasen, men utdragna korn av a-sialon har även framställts [2]. Det är även tydligt att valet av metalljon som används påverkar egenskaperna hos den amorfa fasen [3,4]. z-värdet i ß-sialonfasen påverkar hårdheten, segheten, och kornstorleksfördelningen i det sintrade materialet [5]. Det påverkar även skärverktygsegenskaperna för materialet; lägre z- värde betyder vanligen högre seghet och lägre stràlförslitnings- motstånd.
TiN används för tillfället som en tillsats i vissa sialoner som är kommersiellt tillgängliga för skärverktygsapplikationer; dess primära funktion är att minska abrasiv förslitning och öka brottsegheten [6], även om man också kan spekulera i dess fördelaktiga påverkan på motståndet mot termisk chock på grund av dess relativa höga termiska ledningsförmåga.
GB-A~2l55007 visar en mängd sialonmaterial lämpliga för användning i verktyg för skärande bearbetning, med z-värden i området från O till 4,2, en d-sialonhalt i området från 10 till 70 volym-%, såväl som tillsatser av kubiska nitrid- och karbid- partikelförstärkning med en viktprocent i området från 0 till 45 volym-%. Olika sammansättningar provades i svarvning av stål.
WO 2005/016847 visar en metod att tillverka och en sammansättning av ett sialonmaterial vilket material i sintrat tillstånd består av 10-90 volym-% a-sialon and 3-30 volym-% av en kubisk nitrid- eller karbidfas, såsom SiC, Ti(C,N), TiC, TiN etc.
JP-A-2005231928 visar skärverktygsmaterial av sialon som består av <= 30 % d-sialon tillsammans med ß-sialon och 6-30 mol-% av TiC, TiN, TiO2, Ti(C,N) och/eller Ti(O,N) såväl som Al2O3.
US 5,432,l32 avser en kiselnitridbaserad sammansättning för tillverkning av sintrade keramiska artiklar, speciellt beskrivs skär, med förbättrade densitets-, hàrdhets- och brottseghetsegenskaper. Mängden yttriumoxid, aluminiumnitrid och titannitrid i den kiselnitridbaserade blandningen är sammankopplade genom en formel för att erhålla väsentligt förbättrat förslitningsmotstånd. 10 15 20 25 30 35 40 530 252 3 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett kiselnitridbaserat keramiskt material för metallbearbetnings- verktyg med optimala sammansättningar för bearbetning av metaller, företrädesvis varmhållfasta superlegeringar, med överlägsen seghet.
Fig 1 visar en SEM-bild i “backscattered mode” av strukturen av ett sialonmaterial enligt uppfinningen i vilken a - d-sialon ß - ß-sialon I _ TiN - titannitrid.
Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett kiselnitridbaserat material vilket omfattar, i tillägg till intergranulär och/eller kristallin fas, ß-sialon, d.v.s. Si@¶Al¿LN, företrädesvis med 0,3 < z < 0,8, d-sialon, d.v.s. YXSim-mflUAlmHUOJh1em, där viktsförhållandet a-SiAlON/(a-SiAlON + ß-sialon) är 0,2-0,4, uppmätt genom Rietveld-förfiningar [7-9] av teoretiskt röntgenspektrum till det uppmätta spektrumet.
Materialet innehåller yttrium, 3,5-6 vikt-%, företrädesvis 4- 5 viktprocent uppmätt som elementet Y. Halten aluminium, uppmätt som elementet Al, är 5-7 vikt-%. mellan 3 och 10 %. intergranulär fas och Mängden intergranulär fas är Materialet innehåller även andra hårda, väsentligen inerta beståndsdelar, TiN, TiC eller Ti(C,N) eller blandningar därav, företrädesvis TiN, i halter 10-20 vikt-%, företrädesvis 13-17 vikt-% av korn med en storlek av 1-5 um.
Dessutom kan materialet innehålla upp till 3 viktprocent YAG, B- fas eller melilit. Material har försumbar porositet.
Materialet är speciellt användbart för skär för bearbetning av varmhållfasta superlegeringar (HRSA). Sådan skär kan förses med beläggningar av TiN, Ti(C,N), Al2O3 eller (Ti,Al)N eller kombinationer därav. Applikationsområdet är primärt seghetskrävande operationer med smidhud, lätt intermittens och mindre stabila förhållanden.
Sialonmaterial enligt uppfinningen tillverkas med pulvermetallurgiska metoder såsom malning, pressning och sintring.
Lämpliga proportioner av pulver av kiselnitrid, titannitrid, (eller titankarbid eller titankarbonitrid), aluminiumoxid, yttriumoxid och aluminiumnitrid, polyfas 2lR, l2H, 27R eller l5H mals och pressas till ämnen. Skärämnena placeras på sintringstallrikar utan inbäddning i en pulverbädd och bränns av 10 15 20 25 53Û 252 4 var för sig och sintras sedan i en gastrycksintringsugn. Den slutliga delen av sintringen ska äga rum vid 1700-1900°C under kvävetryck.
Efter sintring kan ämnena slipas till skär för metallbearbetning av önskad form och dimension. Skären förses möjligen med beläggningar av TiN, Ti(C,N), A143 eller (Tí,Al)N eller någon kombination därav såsom känt i tekniken.
Exempel Pulverråmaterial enligt sammansättningarna i Tabell A, utom material I, K och J, vilka är kommersiellt tillgängliga sialon- skärverktyg, maldes i vatten, med användning av sialon- malningmedel. Organiska bindemedel blandades in i slurryn, som sedan granulerades genom spruttorkning.
Pulvren kallpressades enaxligt till grönkroppar, som sedan brändes av var för sig vid 650°C. De avbrända grönkropparna sintrades sedan under kvävetryck vid en maximal sintrings- temperatur av l8lO°C.
Materialen analyserades metallografiskt. Porositeten bestämdes.
Röntgendiffraktion användes för att fastställa z-värdet och viktprocent kristallina faser genom Rietveld-förfiningar [7-9] av teoretiskt röntgenspektrum till det uppmätta spektrumet.
Datorprogrammet Topas v2.1 från Bruker användes för förfiningarna.
En SEM-bild som visar strukturen av sammansättning J ses i fig. 1 i vilken a - a-sialon, ß - ß-sialon, I - intergranulär fas och TiN - titannitrid. Sådana bilder användes för att utvärdera mängden av intergranulär fas genom kvantitativ metallografi. Resultaten summeras i tabell B.
Tabell A: Sammansättning av råmaterial Sammansättning, vikt-% Element- råmaterial sammansättning TiN Al Mate- vikt- vikt Y r1a1 Si3N4 81203 21n-F Y203 % -% vikt-% A 70,09 1,87 9,35 5,14 13,55 5,9 4 C 71,09 1,9 9,48 3,79 13,75 7 3,5 D 81,07 2,16 10,81 5,95 0 6,9 4,7 E 66,91 0 13,98 4,14 14,98 8,7 3,8 F 77,07 2,04 10,14 5,63 5,11 6,9 4,7 G 74,77 0 15,62 4,61 5 8,7 3,8 I N/A N/A N/A N/A 0 2,2 8,5 K N/A N/A N/A N/A o 6, 1 1) J 69,7 1,94 9,3 5,12 13,5 5,9 4 L 68,6 14,8 10,9 5 0 13,6 3,9 10 15 20 25 530 252 5 1) Yb Tabell B: Materialegenskaper Mate- Uppmätt Vikts Vikt-% Porositet” Inter- rial z-värde förhållande alfa” granülär aifa/(aifgn fas (%>” beta) A 0,55 0,25 20 A04/B00 6 c 0,6 0,21 18 Aoz/Boo 4 D 0,46 0,17 17,3 A02/B00 10 E 0,55 0,56 45,9 A02/B02 2 F 0,46 0,28 25,9 Aoz/soo 9 G 0,6 0,64 59,5 A02/B00 3 I 0,16 0,00 0 A02-06/B00 13 K 0,59 0,30 30 A00/B00 11 J 0,5 0,37 30 A02/B00 4 L 1,4 0,00 0 A04/B00 10 1) Uppmätt som arean som kan hänföras till denna fas i en SEM-bild relativt till den totala arean av bilden. 2) Enligt standard ISO 4505 på Metallografisk bestämning av porositet 3) Uttryckt som andelen av det kristallina materialet i provet, detekterbart med röntgendiffraktion.
Exempel 1: Skär enligt sammansättningar A, D, E, F, G och I i tabell 1 slipades till skär av typ ISO RPGXl2070OT01020 och provades i en dubbel planingsoperation mot en skuldra i Inconel 718 med användning av en hastighet av 280 m/min, matning 0,2 mm/varv och ett skärdjup av 2,5+2,5 mm. Kylmedel användes. Skären kördes i provcykler, där en provcykel motsvarar den beskrivna planingsoperationen, i tre provkörningar, varje med en ny uppsättning av skär, och antalet cykler som överlevdes av varje skär till eggbrott eller fasförslitningsdjup (VB) av 1,0 mm eller mer registrerades. Resultaten, som medelvärde av alla tre provkörningar, visas i tabell 1. Variant A visar en tydlig fördel i termer av motstånd mot fasförslitning och eggbrott, vilket visar att ett förhållande alfa/(alfa + beta)-sialon av omkring 0,3-0,4 men inte så högt som 0,5 eller däröver, är önskvärt, och även en TiN-halt av omkring 15 vikt-% (jämförbara varianter utan TiN eller lägre TiN-halt fungerade inte lika bra) som grund för fortsatta förbättringar.
. Material A valdes därför Lflaterial |Medellivslängd I 10 IS 20 25 30 530 252 antal c kler) 2 I I ( l 4 5 8, 2 9 4 I Exempel 2: Material enligt sammansättning J, vilket är en vidareutveckling av material A med ökad alfa-sialonhalt, material A, and material C, med minskad yttriumoxidhalt, i tabell 1 slipades till skär av typ ISO RPGX1207OOTO102O och prövades i en dubbel planingsoperation mot en skuldra in Inconel 718 med användning av en hastighet av 280 m/min, matning 0,2 mm/Varv 0Ch ett skärdjup av 2,5+2,5 mm. Kylmedel användes. Skären kördes i provcykler, där en provcykel motsvarar den ovan beskrivna planingsoperationen, i tre provkörningar, varje med en ny uppsättning av skär, och antal cykler som överlevdes av varje skär till eggbrott eller fasförslitningsdjup (VB) av 1,0 mm eller mer registrerades. Resultaten, som medelvärden av alla tre provkörningar, visas i tabell 2. Material C, vilket har en sammansättning mycket nära den av material A, men med en signifikant lägre Ygb-halt, fungerar signifikant sämre än material A och J.
Tabell 2.
Material Medellivslängd (min) A 12,3 J 12 C 5 Exempel 3: Material enligt sammansättningar A, I, L och J i tabell 1 slipades till skär av typ ISO RPGX1207OOTOlO2O och prövades i en dubbel planingsoperation mot en skuldra i Inconel 718 med användning av en hastighet av 250 m/min, matning 0,2 mm/varv och ett skärdjup av 2,5+2,5 mm. Kylmedel användes. Denna omgång arbetsmaterial var signifikant mer svàrbearbetat än omgången som användes i exempel 1 och 2. Därför sänktes skärhastigheten för att få tillräcklig information innan eggbrott. Såsom i de förra 5 10 530 252 7 exemplen, kördes skären i provcykler, där en provcykel motsvarar den beskrivna planingsoperationen, i tre provkörningar, varje med en ny uppsättning av skär, och antalet cykler som överlevdes av varje skär till eggbrott eller ett fasförslitningsdjup (VB) aV 1:0 mm eller mer registrerades. Resultaten som medelvärden av alla tre provkörningar, visas i tabell 3. Material J, vilket har en högre halt av d-sialon, fungerar mycket bättre än material A i denna svårbearbetade materialomgång, och fungerar även bättre än kommersiellt tillgängliga material I och L.
Tabell 3.
Material Medellivslängd (antal cykler) A 3 J ll I 8 L 6 10 15 20 25 530 252 Referenser [1] Izhevskiy V A, Genova L A, Bressiani J C and Aldinger F, “Progress in SiAlON ceramics”, J. Eur. Ceram. Soc. 20, 2275-2295 (2000) [2] Fang-Fang X, Shu-Lin W, Nordberg L-O and Ekström T, ”Nu- cleation and Growth of the Elongated a'-SiAlON”, J. Eur. Ceram.
Soc. 17(13) 1631-1638 (1997) [31 Sun E Y, Becher P F, Plucknett K P, Hsueh C-H, Alexander K B and Waters S B, ”Microstructural Design of Silicon Nitride with Improved Fracture Toughness II: Effects of Yttria and Alumina Additives”, J. Am. Ceram. Soc. 81(11) 2831-2840 (1998) [4] Hong Z L, Yoshida H, Ikuhara Y, Sakuma T, Nishimura T and Mitomo M, ”The effect of additives on sintering behavior and strength retention in silicon nitride with RE-disilicate”, J. Eur.
Ceram. Soc. 22, 527-534 (2002) [5] Ekström T, Nygren M, “SiAlON ceramics”, 75(2), 259-276 (1992) [6] Ayas E, Kara A, Mandal H, Turan S, Kara F, “Production of alpha-beta SiAlON-TiN/TiCN Composites”, Silicates Industriels 69(7-8) 287-292 [71 Rietveld, H.M., Line profiles of neutron powder-diffrac- tion peaks for structure refinement, Acta Cryst. 22, 151-152 (1967). [81 Rietveld, H.M., A profile refinement method for nuclear and magnetic structures, J. Appl. Cryst. 2, 65-71 (1969). [9] Hill, R.J., Howard, C.J., Quantitative phase analysis from neutron powder diffraction data using the Rietveld method, J.
Appl. Cryst. 20, 467-474 (1987).
J. Am. Ceram.
Soc.

Claims (7)

10 15 20 530 252 Krav
1. Ett keramiskt material baserat på ß-Sialon (5i6¶Alz0Å%- 2), d-Sialon, en refraktär hård fas omfattande TiN, Ti(C,N) eller TiC, en intergranulär amorf eller delvis kristallin fas, och innehållande yttrium, k ä n n e t e c k n a t av att ß~sialonfasen har ett z-värde av 0,3-0,8, företrädesvis 0,4-0,7, med en halt av refraktär hård fas av 10-20 viktprocent, företrädesvis 13-17 vikt- o\°
2. Ett keramiskt material enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den refraktära hårda fasen är TiN.
3. Ett keramiskt material enligt krav 1-3, klä n n e t e c k n a t av att viktsförhållandet d-SiAlON/(a- SiAlON + ß-sialon) av 0,2-0,4.
4. Ett keramiskt material enligt krav l-3, k ä n n e t e c k n a t av att yttriumhalten är 3,5-6 viktprocent, företrädesvis
5. Ett 4-5 procent. keramiskt material enligt krav l~4, k ä n n e t e c k n a t av att mängden intergranulär fas, mätt som arean som kan hänföras till denna fas i en SEM-bild relativt till den totala arean av bilden, är mellan 3 och 7 %.
6. Skär gjort av material enligt krav 1-5.
7. Skär enligt krav 6 försett med beläggningar av TiN, Ti(C,N), Al2O3 eller (Ti,Al)N eller någon kombination därav.
SE0602811A 2006-12-27 2006-12-27 Keramiskt material och skär tillverkat av materialet SE0602811L (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602811A SE0602811L (sv) 2006-12-27 2006-12-27 Keramiskt material och skär tillverkat av materialet
EP07122618A EP1939155A3 (en) 2006-12-27 2007-12-07 Ceramic material and cutting tools made thereof for toughness demanding operations
US12/000,849 US20080188369A1 (en) 2006-12-27 2007-12-18 Ceramic material and cutting tools made thereof
IL188209A IL188209A0 (en) 2006-12-27 2007-12-18 Ceramic materials and cutting tool inserts made therefrom
JP2007336312A JP2008162883A (ja) 2006-12-27 2007-12-27 堅牢性が要求される操作のためのセラミック材料およびこれにより形成される切削工具
CNA2007101605942A CN101209924A (zh) 2006-12-27 2007-12-27 用于对韧性有要求的操作的陶瓷材料及由其制成的切削刀具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602811A SE0602811L (sv) 2006-12-27 2006-12-27 Keramiskt material och skär tillverkat av materialet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE530252C2 true SE530252C2 (sv) 2008-04-08
SE0602811L SE0602811L (sv) 2008-04-08

Family

ID=39111629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0602811A SE0602811L (sv) 2006-12-27 2006-12-27 Keramiskt material och skär tillverkat av materialet

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080188369A1 (sv)
EP (1) EP1939155A3 (sv)
JP (1) JP2008162883A (sv)
CN (1) CN101209924A (sv)
IL (1) IL188209A0 (sv)
SE (1) SE0602811L (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2177492A1 (en) * 2008-10-16 2010-04-21 Korea Institute Of Machinery & Materials Sialon having magnetic properties and method of manufacturing the same
CN103954635B (zh) * 2010-01-07 2016-06-08 日化陶股份有限公司 陶瓷球体检查装置
KR20140005909A (ko) * 2010-12-22 2014-01-15 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 사이알론계 재료로 제조되는 절삭 공구
WO2013003830A2 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Abrasive articles including abrasive particles of silicon nitride
EP2692711B1 (en) * 2012-08-02 2019-08-14 MDA Ileri Teknoloji Seramikleri Sanayi Ticaret Ltd. STi. SiAlON ceramics
CN108610057A (zh) * 2018-04-09 2018-10-02 中国科学院兰州化学物理研究所 一种宽温域减摩抗磨兼具高韧的赛隆基复合材料及其制备方法
CN114057494B (zh) * 2021-11-29 2024-01-23 成都美奢锐新材料有限公司 一种雪茄剪专用陶瓷材料及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE451195B (sv) 1984-02-29 1987-09-14 Sandvik Ab Keramiskt material baserat pa kiselnitrid
SE451581B (sv) * 1984-04-06 1987-10-19 Sandvik Ab Keramiskt material huvudsakligen baserat pa kiselnitrid, aluminiumnitrid och aluminiumoxid
JPS60239364A (ja) * 1984-05-14 1985-11-28 三菱マテリアル株式会社 耐熱・耐摩耗性のすぐれたサイアロン基セラミツクス
JPS6445777A (en) * 1987-08-11 1989-02-20 Hitachi Metals Ltd Electrically conductive sialon sintered form
US4900700A (en) * 1988-05-31 1990-02-13 Carboloy Inc. Silicon nitride-titanium nitride based ceramic composites and methods of preparing the same
US5227346A (en) * 1992-03-06 1993-07-13 The Dow Chemical Company Sialon composites and method of preparing the same
JPH0656562A (ja) * 1992-08-07 1994-03-01 Toshiba Tungaloy Co Ltd 窒化ケイ素焼結体及び被覆窒化ケイ素焼結体
JP3198662B2 (ja) * 1992-09-21 2001-08-13 住友電気工業株式会社 窒化ケイ素系焼結体及びその製造方法
US5370716A (en) * 1992-11-30 1994-12-06 Kennamental Inc. High Z sialon and cutting tools made therefrom and method of using
US5432132A (en) 1994-05-25 1995-07-11 The Electrofuel Manufacturing Co. Silicon nitride based cutting tool insert
US5965471A (en) * 1997-03-17 1999-10-12 Sandvik Ab Wear and thermal shock resistant SiAION cutting tool material
US6471734B1 (en) * 1998-07-09 2002-10-29 Kennametal Pc Inc. Ceramic and process for the continuous sintering thereof
US6824727B2 (en) * 2000-10-02 2004-11-30 Indexable Cutting Tools Of Canada Limited Method for preparing SiAlON ceramic material
KR20020033436A (ko) * 2000-10-19 2002-05-06 오카무라 가네오 절삭공구
US6693054B1 (en) * 2000-11-28 2004-02-17 Kennametal Inc. Method of making SiAlON containing ytterbium
US7049256B2 (en) * 2000-11-28 2006-05-23 Kennametal Inc. SiAlON containing ytterbium and method of making
DE60233496D1 (de) * 2001-07-11 2009-10-08 Procter & Gamble Verfahren zur oberflächenreinigung mittels eines dispergierten polymers
JP5221875B2 (ja) 2003-08-07 2013-06-26 セラムテック アクチエンゲゼルシャフト イノヴェイティヴ セラミック エンジニアリング ＳｉＡｌＯＮをベースとする材料
JP4342975B2 (ja) 2004-02-18 2009-10-14 日本特殊陶業株式会社 サイアロン質工具、切削インサート、及び切削工具
JP2006305708A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Ngk Spark Plug Co Ltd サイアロン製スローアウェイチップおよび切削工具
US20080119349A1 (en) * 2004-12-22 2008-05-22 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Sialon Insert and Cutting Tool Equipped Therewith

Also Published As

Publication number Publication date
EP1939155A2 (en) 2008-07-02
IL188209A0 (en) 2009-02-11
US20080188369A1 (en) 2008-08-07
EP1939155A3 (en) 2011-04-13
SE0602811L (sv) 2008-04-08
JP2008162883A (ja) 2008-07-17
CN101209924A (zh) 2008-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5428118B2 (ja) ｃＢＮ焼結体及びｃＢＮ焼結体工具
EP1547990B1 (en) High-strength, highly thermally conductive sintered compact of cubic boron nitride
EP2402098B2 (en) Sialon insert and cutting tool equipped therewith
SE530252C2 (sv) Keramiskt material och skär tillverkat av materialet
US20130298474A1 (en) Cutting tool made of sialon based material
KR101609090B1 (ko) 사이알론 소결체 및 절삭 인서트
CN101209923B (zh) 用于要求良好的抗缺口磨损性的应用的陶瓷材料及其制成的切削工具
JP4716855B2 (ja) サイアロン製切削工具及びこれを備えた工具
KR101912548B1 (ko) 사이알론 소결체 및 절삭 인서트
US5326731A (en) Ceramic compositions for wear resistant applications
JP3257255B2 (ja) 耐摩耗性のすぐれた立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料製切削工具
JP4434938B2 (ja) サイアロン製インサートの製造方法
JPH06320305A (ja) 溝入れ旋削加工用セラミック工具
KR20160057249A (ko) 세라믹 재료 및 이 세라믹 재료로 만들어진 절삭 공구
JPH0764640B2 (ja) 切削工具用窒化ケイ素焼結体の製造方法
JPH0225862B2 (sv)
JP2002012473A (ja) セラミック質焼結体及びその製造方法
JPH02116673A (ja) 耐摩耗性のすぐれたウイスカー含有セラミック製切削工具