Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля
При высоком давлении и температуре с использованием в качестве активирующих процесс спекания добавок порошков никеля, кобальта и нанопорошка карбида вольфрама получен алмазный поликристаллический композиционный материал с улучшенными физико-механическими характеристиками. Изготовлены образцы такого...
Gespeichert in:
| Datum: | 2013 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2013
|
| Schriftenreihe: | Сверхтвердые материалы |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126067 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля / Е.Е. Ашкинази, А.А. Шульженко, В.Г. Гаргин, А.Н. Соколов, Л.И. Александрова, В.Н. Ткач, В.Г. Ральченко, В.И. Конов, А.П. Большаков, С.Г. Рыжков, Р.К. Богданов, А.П. Закора, М.В. Супрун // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 5. — С. 95-98. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126067 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1260672025-02-09T22:20:56Z Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля Diamond polycrystalline composite material with dispersion-hardened nickel-based additive Ашкинази, Е.Е. Шульженко, А.А. Гаргин, В.Г. Соколов, А.Н. Александрова, Л.И. Ткач, В.Н. Ральченко, В.Г. Конов, В.И. Большаков, А.П. Рыжков, С.Г. Богданов, Р.К. Закора, А.П. Супрун, М.В. Инструмент, порошки, пасты При высоком давлении и температуре с использованием в качестве активирующих процесс спекания добавок порошков никеля, кобальта и нанопорошка карбида вольфрама получен алмазный поликристаллический композиционный материал с улучшенными физико-механическими характеристиками. Изготовлены образцы такого материала, армированные при высоком давлении и температуре поликристаллическим CVD-алмазом. В умовах високих тиску і температури з використанням як активуючих процес спікання добавок порошків нікелю, кобальту і нанопорошку карбіду вольфраму отримано алмазний полікристалічний композиційний матеріал з підвищеними фізико-механічними характеристиками. Виготовлені зразки такого матеріалу, армовані в умовах високого тиску і температури полікристалічним CVD-алмазом. The possibility of receiving of a diamond polycrystal composite material (DPCM) with the increased physico-mechanical properties, containing as an activating component of the sinterinig processadditives of nickel and cobalt powders and tungsten carbide nanopowder is shown. The DPCM samples, reinforced by polycrystal CVD-diamond at the conditions of a high pressure and temperatures were produced. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Госконтракт № 14.513.11.0044), Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 12-08-90431) и Национальной академии наук Украины (проект № 29-08-13). 2013 Article Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля / Е.Е. Ашкинази, А.А. Шульженко, В.Г. Гаргин, А.Н. Соколов, Л.И. Александрова, В.Н. Ткач, В.Г. Ральченко, В.И. Конов, А.П. Большаков, С.Г. Рыжков, Р.К. Богданов, А.П. Закора, М.В. Супрун // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 5. — С. 95-98. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126067 621.921.34:621.921.34–413:621.923.4:662.23.05 ru Сверхтвердые материалы application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Инструмент, порошки, пасты Инструмент, порошки, пасты |
| spellingShingle |
Инструмент, порошки, пасты Инструмент, порошки, пасты Ашкинази, Е.Е. Шульженко, А.А. Гаргин, В.Г. Соколов, А.Н. Александрова, Л.И. Ткач, В.Н. Ральченко, В.Г. Конов, В.И. Большаков, А.П. Рыжков, С.Г. Богданов, Р.К. Закора, А.П. Супрун, М.В. Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля Сверхтвердые материалы |
| description |
При высоком давлении и температуре с использованием в качестве активирующих процесс спекания добавок порошков никеля, кобальта и нанопорошка карбида вольфрама получен алмазный поликристаллический композиционный материал с улучшенными физико-механическими характеристиками. Изготовлены образцы такого материала, армированные при высоком давлении и температуре поликристаллическим CVD-алмазом. |
| format |
Article |
| author |
Ашкинази, Е.Е. Шульженко, А.А. Гаргин, В.Г. Соколов, А.Н. Александрова, Л.И. Ткач, В.Н. Ральченко, В.Г. Конов, В.И. Большаков, А.П. Рыжков, С.Г. Богданов, Р.К. Закора, А.П. Супрун, М.В. |
| author_facet |
Ашкинази, Е.Е. Шульженко, А.А. Гаргин, В.Г. Соколов, А.Н. Александрова, Л.И. Ткач, В.Н. Ральченко, В.Г. Конов, В.И. Большаков, А.П. Рыжков, С.Г. Богданов, Р.К. Закора, А.П. Супрун, М.В. |
| author_sort |
Ашкинази, Е.Е. |
| title |
Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля |
| title_short |
Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля |
| title_full |
Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля |
| title_fullStr |
Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля |
| title_full_unstemmed |
Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля |
| title_sort |
алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2013 |
| topic_facet |
Инструмент, порошки, пасты |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126067 |
| citation_txt |
Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой на основе никеля / Е.Е. Ашкинази, А.А. Шульженко, В.Г. Гаргин, А.Н. Соколов, Л.И. Александрова, В.Н. Ткач, В.Г. Ральченко, В.И. Конов, А.П. Большаков, С.Г. Рыжков, Р.К. Богданов, А.П. Закора, М.В. Супрун // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 5. — С. 95-98. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Сверхтвердые материалы |
| work_keys_str_mv |
AT aškinaziee almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT šulʹženkoaa almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT garginvg almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT sokolovan almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT aleksandrovali almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT tkačvn almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT ralʹčenkovg almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT konovvi almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT bolʹšakovap almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT ryžkovsg almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT bogdanovrk almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT zakoraap almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT suprunmv almaznyipolikristalličeskiikompozicionnyimaterialsdispersnoupročnennoidobavkoinaosnovenikelâ AT aškinaziee diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT šulʹženkoaa diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT garginvg diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT sokolovan diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT aleksandrovali diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT tkačvn diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT ralʹčenkovg diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT konovvi diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT bolʹšakovap diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT ryžkovsg diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT bogdanovrk diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT zakoraap diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive AT suprunmv diamondpolycrystallinecompositematerialwithdispersionhardenednickelbasedadditive |
| first_indexed |
2025-12-01T09:26:36Z |
| last_indexed |
2025-12-01T09:26:36Z |
| _version_ |
1850297494352691200 |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 5 95
Письма в редакцию
УДК 621.921.34:621.921.34–413:621.923.4:662.23.05
Е. Е. Ашкинази (г. Москва)
А. А. Шульженко, В. Г. Гаргин, А. Н. Соколов,
Л. И Александрова, В. Н. Ткач (г. Киев)
В. Г. Ральченко, В. И Конов, А. П. Большаков,
С. Г. Рыжков (г. Москва)
Р. К. Богданов, А. П. Закора, М. В. Супрун (г. Киев)
Алмазный поликристаллический
композиционный материал с дисперсно-
упрочненной добавкой на основе никеля
При высоком давлении и температуре с использованием в каче-
стве активирующих процесс спекания добавок порошков никеля, кобальта и
нанопорошка карбида вольфрама получен алмазный поликристаллический компо-
зиционный материал с улучшенными физико-механическими характеристиками.
Изготовлены образцы такого материала, армированные при высоком давлении и
температуре поликристаллическим CVD-алмазом.
Ключевые слова: нанопорошки, композиционный материал, спе-
кание, никель, карбид вольфрама, CVD-алмаз.
Спекание алмазных поликристаллических композиционных
материалов (АПКМ) осуществляется в области термодинамической стабиль-
ности алмаза, согласно фазовой диаграмме, при давлении 4–9 ГПа и темпера-
туре 1500–2200 К. Обычно спекание микропорошков алмазов происходит
совместно с активирующими процесс спекания добавками, такими как ко-
бальт или кремний. Для получения АПКМ с высокими (до 1500 К) значения-
ми термостабильности в качестве активирующей добавки используют крем-
ний, а для спекания АПКМ, предназначенных для оснащения инструментов,
работающих в наиболее тяжелых условиях эксплуатации – кобальт. Однако
высокая стоимость и дефицит этого металла, а также экологические аспекты
его использования стимулировали ряд попыток [1] заменить его другим ме-
таллом, близким по свойствам, в частности никелем.
Известно, что никель в условиях высокого давления и температуры хоро-
шо смачивает алмаз (графит). Так, угол смачивания графита никелем при
давлении 8 ГПа и температуре 1800 °С – 21°, а кобальтом – 42°. Ранее было
установлено, что добавление порошков карбида вольфрама к порошку ко-
© Е. Е. АШКИНАЗИ, А. А. ШУЛЬЖЕНКО, В. Г. ГАРГИН, А. Н. СОКОЛОВ, Л. И АЛЕКСАНДРОВА, В. Н. ТКАЧ,
В. Г. РАЛЬЧЕНКО, В. И КОНОВ, А. П. БОЛЬШАКОВ, С. Г. РЫЖКОВ, Р. К. БОГДАНОВ, А. П. ЗАКОРА, М. В. СУПРУН
www.ism.kiev.ua/stm 96
бальта, который является связующим, увеличивает прочность композицион-
ного материала [2]. Известно, что никель обладает лучшими физико-
механическими характеристиками, чем кобальт. Так, например, ударная вяз-
кость никеля в 37 раз выше, чем у кобальта, предел прочности при растяже-
нии выше в 2,5 раза, относительное удлинение в 12 раз выше, чем у кобальта
и т. д.
В производстве твердых сплавов, содержащих карбид вольфрама как це-
ментирующую добавку, используют главным образом кобальт, изредка ни-
кель.
Цель данной работы – улучшение физико-механических свойств АПКМ
при использовании дисперсно-упрочненной добавки на основе никеля совме-
стно с нанопорошком карбида вольфрама (размер частиц d = 63 нм).
Спекание АПКМ проводили в аппарате высокого давления типа “тороид”
при давлении 8 ГПа и температуре 2000 К. Для изготовления образцов были
спрессованы нагреватели из графита с цилиндрическими гнездами, в которые
помещали экран из ниобиевой фольги, а затем заполняли шихтой, состоящей
из алмазного порошка зернистостью 40/28, порошков никеля и кобальта и
нанопорошка карбида вольфрама, а также для сравнения добавляли микропо-
рошок WC (d = 5 мкм).
Микроструктуру АПКМ исследовали с помощью растрового электронного
микроскопа (РЭМ) Zeiss EVO 50XVP фирмы “ Carl Zeiss” (Германия), уком-
плектованного энергодисперсионным анализатором рентгеновских спектров
INCA450 [3]. РЭМ-изображение АПКМ приведено на рис. 1, а результаты
анализа элементного состава активирующей процесс его спекания добавки
показаны в табл. 1.
Зерна
алмаза
20 мкм
Рис. 1. РЭМ-изображение АПКМ, светлый контраст – добавка, активизирующая процесс
его спекания.
В табл. 2 приведены значения предела прочности образцов при одноосном
статическом сжатии.
Как следует из представленных в табл. 2 данных, АПКМ состава 3 с нано-
порошком WC имеет максимальную прочность, дисперсионное упрочнение
составляет ∼ 65 %.
Измерения твердости HV показали, что материалы, содержащие различ-
ные (Co или Ni) активирующие процесс спекания добавки, обладают пример-
но одинаковой твердостью (50–65 ГПа), а АПКМ состава 3 – более высокой
(80 ГПа).
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 5 97
Таблица 1. Элементный состав активирующей процесс спекания
АПКМ добавки, исследованной в точках 1–5 (см. рис. 1), данные
нормализованы
Элементный состав, % (ат.) Точка
С О Co Ni W
1 62,72 2,54 7,36 26,74 0,65
2 79,54 3,11 3,61 13,38 0,37
3 61,36 5,90 6,73 25,38 0,63
4 42,51 1,65 11,65 42,85 1,34
5 69,67 6,91 4,96 17,87 0,58
Среднее 63,16 4,02 6,86 25,24 0,71
Стандандартное отклонение 13,61 2,27 3,06 11,26 0,37
Таблица 2. Предел прочности при одноосном статическом сжатии
и интенсивность изнашивания АПКМ с активирующей добавкой
различного состава
№ Состав АПКМ
Предел прочности
Rст, МПа
Интенсивность
изнашивания, мг/км
1 Cа–Ni 1528 6,0
2 Cа–Ni-WC (5 мкм) 1512 14,0
3 Cа–Ni-Co-WC (63 нм) 2520 0,6
Сравнительные испытания износостойкости вставок проводили по
торезcкому песчанику VII–IX категорий буримости (см. табл. 2). Добавка
нано-WC в связку повышает износостойкость на порядок.
Следовательно, наилучшие физико-механические и эксплуатационные ха-
рактеристики имеет образец из шихты состава 3.
Таким образом, показана возмож-
ность получения алмазного поликри-
сталлического композиционного ма-
териала с лучшими физико-
механическими характеристиками в
результате введения в шихту активи-
рующей процесс спекания дисперси-
онно-упрочненной добавки порошков
никеля и кобальта и нанопорошка
карбида вольфрама.
Дальнейшее упрочнение АПКМ
может быть реализовано армировани-
ем его поликристаллическим CVD-
алмазом в условиях высокого давле-
ния и температуры в соответствии со
схемой, реализованной ранее для
АПКМ со связкой из SiC [4]. Были
получены и успешно испытаны соот-
ветствующие образцы (рис. 2).
Полученный АПКМ с дисперсно-
упрочненной добавкой на основе
Рис. 2. Образцы АПКМ с добавкой Ni–Co–
WC, армированные пластиной поликри-
сталлического CVD-алмаза (в центре ци-
линдров).
www.ism.kiev.ua/stm 98
никеля и армированный поликристаллическим CVD-алмазом предназначен
для правки абразивных кругов и для оснащения бурового инструмента.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования
и науки РФ (Госконтракт № 14.513.11.0044), Российского фонда фундамен-
тальных исследований (проект № 12-08-90431) и Национальной академии
наук Украины (проект № 29-08-13).
В умовах високих тиску і температури з використанням як активуючих
процес спікання добавок порошків нікелю, кобальту і нанопорошку карбіду вольфраму
отримано алмазний полікристалічний композиційний матеріал з підвищеними фізико-
механічними характеристиками. Виготовлені зразки такого матеріалу, армовані в умо-
вах високого тиску і температури полікристалічним CVD-алмазом.
Ключові слова: нанопорошки, композиційний матеріал, спікання, нікель,
карбід вольфраму, CVD-алмаз.
The possibility of receiving of a diamond polycrystal composite material
(DPCM) with the increased physico-mechanical properties, containing as an activating compo-
nent of the sinterinig processadditives of nickel and cobalt powders and tungsten carbide
nanopowder is shown. The DPCM samples, reinforced by polycrystal CVD-diamond at the con-
ditions of a high pressure and temperatures were produced.
Keywords: nanopowders, composite material, sintering, nickel, tungsten
carbide, CVD-diamond.
1. Шульженко А. А., Гаргин В. Г., Русинова Н. А. и др. Алмазный поликристаллический
композиционный материал и его свойства // Сверхтв. материалы. – 2010. – № 6. – С. 3–
13.
2. Шульженко А. А., Гаргин В. Г., Шишкин В. Л., Бочечка А. А. Поликристаллические
материалы на основе алмаза. – Киев: Наук. думка, 1980. – 192 с.
3. Центр колективного користування науковими приладами (ЦККП) “Скануюча електро-
нна мікроскопія і мікроаналіз (СЕММА)”. – http://www.ism.kiev.ua/index.php?i=17
4. Пат. 2413699 РФ, МПК С04В35/528, С04В35/5835. Сверхтвердый материал / Е. Е. Аш-
кинази, В. Г. Ральченко, В. И. Конов и др. – Опубл. 10.03.11, Бюл. № 7.
Институт сверхтвердых материалов Поступила 04.07.13
им. В. Н. Бакуля НАН Украины
Ин-т общей физики им. А. М. Прохорова РАН
|