Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування
The paper investigates the structure and the mechanic features of composite system diamond-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, was sintered in a muffle furnace. The research determine, that a building of metal zone near the diamond has got a fundamental differences against building matrix zone far from the diamon...
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20903 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування / М.О. Бондаренко, В.А. Мечник, С.В. Ткач, М.В. Супрун, О.О. Казьмін // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 16-23. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20903 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бондаренко, М.О. Мечник, В.А. Ткач, С.В. Супрун, М.В. Казьмін, О.О. 2011-06-09T20:15:47Z 2011-06-09T20:15:47Z 2009 Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування / М.О. Бондаренко, В.А. Мечник, С.В. Ткач, М.В. Супрун, О.О. Казьмін // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 16-23. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20903 621.762.5 The paper investigates the structure and the mechanic features of composite system diamond-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, was sintered in a muffle furnace. The research determine, that a building of metal zone near the diamond has got a fundamental differences against building matrix zone far from the diamond. The causes of this phenomenon was explained. uk Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування |
| spellingShingle |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування Бондаренко, М.О. Мечник, В.А. Ткач, С.В. Супрун, М.В. Казьмін, О.О. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title_short |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування |
| title_full |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування |
| title_fullStr |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування |
| title_full_unstemmed |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування |
| title_sort |
вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-fe-cu-ni-sn-crb2, отриманих гарячим пресування |
| author |
Бондаренко, М.О. Мечник, В.А. Ткач, С.В. Супрун, М.В. Казьмін, О.О. |
| author_facet |
Бондаренко, М.О. Мечник, В.А. Ткач, С.В. Супрун, М.В. Казьмін, О.О. |
| topic |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| publishDate |
2009 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
The paper investigates the structure and the mechanic features of composite system diamond-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, was sintered in a muffle furnace. The research determine, that a building
of metal zone near the diamond has got a fundamental differences against building matrix zone far
from the diamond. The causes of this phenomenon was explained.
|
| issn |
XXXX-0065 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20903 |
| citation_txt |
Вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, отриманих гарячим пресування / М.О. Бондаренко, В.А. Мечник, С.В. Ткач, М.В. Супрун, О.О. Казьмін // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 16-23. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT bondarenkomo vplivtiskunastrukturuívlastivostíkompozitívalmazfecunisncrb2otrimanihgarâčimpresuvannâ AT mečnikva vplivtiskunastrukturuívlastivostíkompozitívalmazfecunisncrb2otrimanihgarâčimpresuvannâ AT tkačsv vplivtiskunastrukturuívlastivostíkompozitívalmazfecunisncrb2otrimanihgarâčimpresuvannâ AT suprunmv vplivtiskunastrukturuívlastivostíkompozitívalmazfecunisncrb2otrimanihgarâčimpresuvannâ AT kazʹmínoo vplivtiskunastrukturuívlastivostíkompozitívalmazfecunisncrb2otrimanihgarâčimpresuvannâ |
| first_indexed |
2025-11-25T03:05:11Z |
| last_indexed |
2025-11-25T03:05:11Z |
| _version_ |
1850502383522545664 |
| fulltext |
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
16
2. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения:
Справочник / И. М. Федорченко, И. Н. Францевич, И. Д. Радомысельский и др.; Отв.
ред. И. М. Федорченко.– К.: Наук. думка, 1985.– 624 с.
3. Физико–химическое исследование процессов спекания многокомпонентных алмазо-
содержащих композиций. 2. Физико–химические особенности формирования струк-
туры и свойств / Н. В. Новиков, Н. А. Бондаренко, О. Г. Кулик и др// Физическая ме-
зомеханика.– 2004– т.7, №3 – С.79 – 87.
4. Савицкий А. П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонента-
ми/ –Новосибирск: Наука, 1991–184 с.
5. Структура двойных сплавов в 2 т./ Хансен М., Андерко К.; под ред. И. Л. Рогельбер-
га.–М.: Цвет. мет., 1962.– Т.2.– 622 с.
6. Фазовое превращение и структура эвтектических сплавов в системах Cu–Sn–Ni и Cu–
Sn–Ni–Cr/ В. П. Чепелева, Л. М. Юпко, А. Г. Мгеброва и др. // Порошковая металлур-
гия.– 1990.– №5.– С.24 – 28.
Надійшла 05.05.09
УДК 621.762.5
М. О. Бондаренко, д-р техн. наук, В. А. Мечник, С. В. Ткач, кандидати техн. наук,
М. В. Супрун, О. О. Казьмін
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ
ВПЛИВ ТИСКУ НА СТРУКТУРУ І ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИТІВ
АЛМАЗ-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, ОТРИМАНИХ ГАРЯЧИМ ПРЕСУВАННЯМ
The paper investigates the structure and the mechanic features of composite system dia-
mond-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2, was sintered in a muffle furnace. The research determine, that a building
of metal zone near the diamond has got a fundamental differences against building matrix zone far
from the diamond. The causes of this phenomenon was explained.
Вступ
Відомо [1], що структура і властивості композиційних матеріалів (КАМ) на основі ме-
талевих матриць визначаються фізико-механічними характеристиками як алмазів, так і вихі-
дних порошків шихти, а також технологічними режимами, за яких відбувається спікання.
Для розробки технології одержання КАМ із наперед заданими властивостями необхідно зна-
ти закономірносты структуроутворення в КАМ певних систем. Для виготовлення алмазних
відрізних кругів, канатних пил, а також шліфувальних та полірувальних інструментів широ-
ко застосовуються КАМ на основі порошків заліза, нікелю, міді, та олова. Для активізації
процесу спікання і підвищення рівня механічних властивостей до складу КАМ вводять дібо-
рид хрому (CrB2) чи інші сполуки перехідних металів [2].
Сучасний стан теоретичних та експериментальних досліджень у цій галузі можна
охарактеризувати як етап інтенсивного аналізу факторів, поліпшення структури та підви-
щення рівня механічних властивостей композиту, вивчення їх зносостійкості та взаємо-
зв’язку структури і властивостей [2]. Результати досліджень КАМ свідчать про можливість
формування в них вираженої ієрархії структурних неоднорідностей [3]. Водночас недослі-
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
17
джені процеси утворення неоднорідностей під впливом тиску, можуть суттєво впливати на
властивості та експлуатаційні параметри КАМ [4].
Поліпшити структуру та підвищити рівень механічних властивостей КАМ можна ви-
користовуючи технологію гарячого пресування, за рахунок зміни температури спікання та
тиску пресування. Введення CrB2 до складу вихідної шихти сприяє гомогенізації фазового
складу, що розширює межі керованого впливу на властивості композитів. Збільшуючи тиск,
можна отримати матеріали з низькою залишковою пористістю. Змінюючи хімічний склад,
можна створити нові матеріали із наперед заданими функціональними характеристиками.
Стан цієї проблеми диктує необхідність першого кроку – ретельного вивчення впливу тиску
на формування структури і механічні властивості таких КАМ, а також виявлення основних
чинників вдосконалення структури.
Мета дослідження – вивчити вплив тиску на структуру і властивості композитів алмаз
– 49,98 % Fe – 31,36 % Cu – 8,82 % Ni – 7,84 % Sn – 2 % СrB2 (тут і далі % за масою), отри-
маних гарячим пресуванням. Особливу увагу приділено будові металевої зони навколо алма-
зу, з’ясуванню механізму поліпшення міцності контакту алмаз-матриця.
Матеріали і методи дослідження
Об’єктами дослідження були зразки КАМ діаметром 10 мм і висотою 11,40 мм отри-
мані вільним спіканням. Для виготовлення зразків використовували порошки алмазу каталі-
тичного синтезу марки АС160Т зернистістю 400/315 (ТУ 2-37-344-85), заліза ПЖ1М2 (ГОСТ
9849-74), нікелю ПНК-1Л8 (ГОСТ 9722-79), міді ПМС-1 (ГОСТ 4960-75), олова ПО-1 (ГОСТ
9723-73), дібориду хрому з вмістом 70,62 % хрому та 29,30 % бору (Донецький завод хіміч-
них реактивів). Порошки металів і дібориду хрому піддавали механічному обробленню в
барабанному млині з використанням розмелених куль з високощільної алюмоксидної керамі-
ки в режимі сухого млива. Швидкість обертання млина становила 200 об./хв, що забезпечу-
вало ударно-зсувну дію куль на порошки. Співвідношення маси куль і порошків становило
5:1, тривалість оброблення – 10 год. Отримані порошки змішували у спиртовому середовищі
за схемою 49,98 % Fe – 31,36 % Cu – 8,82 % Ni – 7,84 % Sn – 2 % СrB2. Алмазовмісну шихту
отримали шляхом додавання алмазів у кількості 1,54 каратів на 1 см3 шихти (що відповідає
відносній концентрації К = 35) до порошкової суміші та змішували до потрібної якості з ви-
користанням гліцерину. При цьому наважки порошкової суміші зменшували на величину
маси алмазів.
Зразки КАМ одержали в такий спосіб. Наважки алмазовмісної суміші масою 5,353 г
(на один зразок) закладали у спеціальні циліндричні прес-форми зовнішнім діаметром 75 мм
і висотою 40 мм з наскрізним отвором діаметром 10 мм, які виготовлені з жаростійкого спла-
ву ХН77ТЮР (ГОСТ 5632-72), кімнатної температури при тиску 100 МПа отримали відпові-
дні брикети. Отримані брикети в цих самих прес-формах піддавали вільному спіканню в му-
фельній печі SNOL 72/100 за температури 800 С протягом години і подальшому гарячому
пресуванні на гідравлічному пресі ПГР 400 10 т за різного тиску протягом 60 с. Зразок 1 пре-
сували при тиску 100 МПа, зразок 2 – 160 МПа і зразок 3 – 200 МПа. Зміну тиску у процесі
гарячого пресування було взято критерієм його впливу на структуру і механічні властивості
отриманих КАМ.
Структуру зразків досліджували на електронному мікроскопі Zeiss 50XVP, оснаще-
ному енергодисперсійним аналізатором рентгенівських спектрів INCA-450 “Oxford
Instruments”. Мікротвердість досліджували на мікротвердомірі ПМТ-3 з використанням інде-
нтора Віккерса за навантаження 4,91 Н. Відбитки наносили в м’яких фазах, що не містять
зерна алмаза. Розміри відбитків вимірювали за збільшення у 25 разів. Дослідження міцності
на згин та стискання здійснювали за стандартною методикою (похибка 5 %).
Результати дослідження та їх обговорення
Зразки 1–3 досліджували за допомогою катодолюмінесценції. Спектри ЕНТ (за кімна-
тної температури) містили смугу з енергією 20 kV. Результати вимірювання свідчать про
високу якість та структурну досконалість сформованих об’ємних зразків (рис. 1), отриманих
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
18
вільним спіканням за температури 800 С протягом години з подальшим гарячим пресуван-
ням за різного тиску. З аналізу VPSE G3 – зображень очевидна наявність гексагональних
структур, розмір яких зменшується при збільшенні тиску в процесі гарячого пресування. Ці
дані свідчать про позитивний вплив тиску на структуру КАМ досліджуваного складу.
Растрово-мікроскопічні зображення (рис. 2) наочно демонструють зміну у структурі
металевої зони навколо частинок алмазу в отриманих зразках. Так, на поверхні контакту ал-
маз-матриця зразка 1, отриманого за тиску 100 МПа, спостерігаються поруватість і зазор то-
вщиною 0,08–0,12 мм (рис. 2, а).
а б в
Рис. 1. Катодолюмінесцентна (VPSE G3 – зображення) топограма поверхні зразків, отри-
маних гарячим пресуванням за тиску 100 МПа (а – зразок 1), 160 МПа (б – зразок 2),
200 МПа (в – зразок 3)
В той час як товщина зазору на контакті алмаз – матриця для зразка 2, отриманого за
тиску 160 МПа, становить 0,05-0,06 мм (рис. 2, б). За подальшого збільшення тиску пресу-
вання до 200 МПа спостерігається відсутність зазору на контакті алмаз – матриця для зразка
3 (рис. 2, в). Зменшення товщини зазору та його відсутність за збільшення тиску є наслідком
молекулярної взаємодії елементів навколо алмазного простору. Отримані результати дають
підстави стверджувати, що в умовах гарячого пресування зразка 3 на границі контакту ал-
маз–матриця утворюються сильні хімічні зв’язки, що є дуже важливим для технології отри-
мання КАМ нового покоління. Слід зазначити, що завдяки цим зв’язкам у композиті 3 пев-
ною мірою можуть проявитись унікальні властивості алмазу (твердість, теплопровідність,
міцність) і, як наслідок, значно підвищитись зносостійкість і надійність інструментів.
а б в
Рис. 2. SE1 – растровомікроскопічні зображення поверхні контакту алмаз-матриця зразків,
отриманих гарячим пресуванням за тиску 100 МПа (а – зразок 1), 160 МПа (б – зразок 2),
200 МПа (в – зразок 3)
Результати досліджень у характеристичному рентгенівському випромінюванні свід-
чать про нерівномірний розподіл елементів, як у зоні матриці навколо алмазного зерна, так і
на міжфазних границях (рис. 3–5). Для зразка 1 у матриці композиту навколо алмазу спосте-
рігається недостатня кількість хрому (дібориду хрому) (рис. 3, е), у той час як його концент-
рація зростає вдалі від контакту алмаз–матриця.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
19
У зразку 2, отриманому за більшого тиску, ніж зразок 1, вирівнюється концентрація
хрому (рис. 4). На поверхні контакту алмаз-матриця у такому випадку міститься більше хро-
му (рис. 4, в) ніж у попередньому (рис. 3, е). За подальшого збільшення тиску пресування
концентрація елементів продовжує вирівнюватися (рис. 5). У такому випадку концентрація
хрому на поверхні контакту алмаз–матриця найбільша (рис. 5, в). Наведені дані свідчать про
активну дифузію металів, що супроводжується фазовими перетвореннями і, як наслідок,
структурними змінами.
а б в
г д е
є
Рис. 3. Osr – зображення поверхні зразка 1 у характеристичному
рентгенівському випромінюванні
а б в
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
20
г д е
є
Рис. 4. Osr – зображення поверхні зразка 2 у характеристичному
рентгенівському випромінюванні
а б в
г д е
є
Рис. 5. Osr – зображення поверхні зразка 3 у характеристичному
рентгенівському випромінюванні
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
21
Результати аналізу SEI-зображень (рис. 6) свідчать про те, що структура отриманих
зразків гетерофазна. Мікрорентгеноспектральним аналізом встановлено, що структура мат-
риці для контакту алмаз-матриця зразка 1, отриманого за тиску 100 МПа, складається з твер-
дого розчину на основі α-Fe, що містить незначну кількість нікелю, міді та вуглецю (спектр
7). У структурі цього зразка далеко від контакту алмаз – матриця спостерігаються ізольовані
включення дібориду хрому (спектри 1–3), твердий розчин нікелю та заліза в системі Cu-Sn
(спектр 4) і твердий розчин на основі α-Fe (спектр 8). Ці дані свідчать про відносно високу
міцність контакту алмаз – матриця і досконалу структуру матриці навколо алмазних зерен.
а б
в
Рис. 6. Мікроскопічні зображення у вторинних електронах поверхні матриці навколо
алмазного зерна для зразків 1 (а), 2 (б), 3 (в) за таких самих умов як на рис. 2
У структурі зразка 2, отриманого за більшого тиску (160 МПа), крім наведених вище
фаз, спостерігаються тверді розчини на основі дібориду хрому в тому числі й на границі ал-
маз –матриця (спектр 9, рис. 6, б). В структурі зразка 3, отриманого при тиску 200 МПа, спо-
стерігається ще й утворення β- і γ-фаз на основі подвійних сполук у системі Cu-Sn (спектри
13, 14, рис. 6, в). Фазовий склад зразка 3, отриманого за більшого тиску відрізняється від
складу зразка 2 лише вмістом компонентів у твердих розчинах.
Наведені дані свідчать про те, що в досліджуваній системі зовнішній тиск при гаря-
чому пресуванні суттєво ущільнює тверді фази. При цьому збільшуються парціальні коефіці-
єнти дифузії, змінюються механізми масоперенесення і, як наслідок, вдосконалюється струк-
тура і підвищується рівень механічних властивостей.
Результати визначення механічних властивостей зразків наведені в таблиці.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
22
Механічні властивості зразків.
№
зраз-
ків
Значення тиску при га-
рячому пресуванні Р,
МПа
Мікротвердість
при навантаженні
4,91 Н, ГПа
Міцність на
стиск σс, МПа
Міцність на
згин σз, МПа
1* 0 0,94 340 480
1 100 1,85 700 620
2 160 2,34 760 600
3 200 2,60 800 590
Підвищення тиску значно поліпшує мікромеханічні характеристики отриманих зраз-
ків. Так, мікротвердість зразка 1 складає 1,85 ГПа порівняно з 0,94 ГПа для зразка 1* отри-
маного вільним спіканням в муфельній печі, при цьому значно підвищується міцність на
стискання з 340 до 700 МПа і міцність на згинання з 480 до 620 МПа. При подальшому під-
вищенні тиску пресування мікротвердість зростає з 1,85 до 2,34 ГПа для зразка 2 з 2,34 до
2,60 ГПа для зразка 3. При цьому міцність на стискання підвищується з 700 до 760 МПа (для
зразка 2) і від 760 до 800 МПа (для зразка 3). Міцність на згинання дещо знижується – з 620
до 600 МПа (для зразка 2) і з 600 до 590 МПа (для зразка 3). Поліпшення механічних харак-
теристик в отриманих зразках свідчить про те, що підвищення тиску з 100 до 200 МПа акти-
візує процеси які відбуваються при гарячому пресуванні. Ці процеси супроводжуються фазо-
вими перетвореннями, зміною механізмів масопереносу. Для розуміння механізму поліп-
шення структури та механічних властивостей КАМ необхідно відстежити цілу низку взаємо-
перетворень, що практично неможливо. Одним з підходів до вирішення цієї проблеми може
бути дослідження кінетичних констант процесу спікання зі структурою та властивостями
КАМ. Тому такі дослідження необхідно розвивати і приділяти їм належну увагу.
Висновки
1. Досліджено вплив тиску на структуру і механічні властивості зразків КАМ на основі
порошків заліза, міді, нікелю і олова з додаванням дібориду хрому, отриманих гарячим пре-
суванням.
2. Показано, що при застосуванні високого тиску в процесі гарячого пресування можна
отримати КАМ високої якості з структурною досконалістю контакту алмаз–матриця і матри-
ці композиту далеко від цього контакту.
3. Значне поліпшення структури та механічних властивостей КАМ спостерігається при
тиску 100 – 200 МПа. В цьому випадку структура металевої зони навколо алмазних зерен
складається з твердих розчинів, що суттєво підвищує здатність до алмазоутримання і, як на-
слідок, зносостійкість КАМ.
4. Отримані дані свідчать про перспективність таких досліджень, як у теоретичних, так і
прикладних галузях.
Література
1. Бондаренко Н. А., Жуковский А. Н., Мечник В. А. Основы создания алмазосодержа-
щих композиционных материалов для породоразрушающих инструментов / под ред.
Н. В. Новикова К.: Изд-во ИСМ НАН Украины, 2008.– 456 с.
2. Физико-математическое моделирование процессов спекания многокомпонентных ал-
мазосодержащих композиций. 2. Физико-химические особенности формирования
структуры и свойств / Н .В. Новиков, Н. А. Бондаренко, О. Г. Кулик и др.// Физиче-
ская мезомеханика.– 2004.– Т.7, №3.– С. 79 – 87.
3. Структурные особенности сверхтвердых композиционных материалов системы алмаз
– твердый сплав ВК6, отличающихся износостойкостью / Н. В. Новиков, Н. А. Бонда-
ренко, В. А. Мечник и др. // Сверхтвердые материалы.– 2004.– №6.– С.3 – 15.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
23
4. Н. А. Бондаренко, Г. С. Олейник, В. А. Мечник О природе повышенного алмазо-
удержания в композите алмаз–сплав WC–Co, полученного с добавками хромсодер-
жащих соединений // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент –
техника и технология его изготовления и применения: сб. науч.тр.– К.: Изд-во ИСМ
им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2006.– Вып.9.– С.257 – 262.
Надійшла 25.05.09
УДК 621.762.5
М. О. Бондаренко, д-р техн. наук, В. А. Мечник, канд. техн. наук,
М. В. Супрун, Д. Л. Коростишевський
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ
ВПЛИВ ТРИВАЛОСТІ ГАРЯЧОГО ПРЕСУВАННЯ НА КІНЕТИКУ
УСАДКИ І СТРУКТУРУ АЛМАЗОВМІСНИХ КОМПОЗИТІВ
НА ОСНОВІ МЕТАЛЕВИХ МАТРИЦЬ
Influence of duration of hot pressing on kinetics of contraction of structuring in system dia-
mond-Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 is investigated. It is proved, that optimization p-T-t hot pressing condi-
tions allows receiving composites with necessary properties.
Вступ
Взаємозв’язок кінетичних констант в системах алмаз-Fe-Cu-Ni-Sn і алмаз-Fe-Cu-Ni-
Sn-CrB2 зі структурою і властивостями композитів та способи їх цілеспрямованої модифіка-
ції вивчався в [1; 2]. В [3] результати досліджень дифузійних і хімічних процесів засвідчу-
ють, що будь-які перетворення (упорядкування твердих розчинів та хімічних сполук, полі-
морфні перетворення та ін.) інтенсифікують дифузійні процеси у кристалічних системах. Це
слід пов’язати з спонтанними змінами енергії в мікрооб’ємах з рідкофазними та твердофаз-
ними переходами. Особливий інтерес становлять дослідження технологічних схем спікання
алмазовмісних матеріалів, пов’язаних з переміщенням атомів з поверхні зерна в його глиби-
ну. При зміні технологічних процесів одержання композиційних алмазовмісних матеріалів
(КАМ), а також їх хімічного складу можна вибрати найсприятливіші умови формування осо-
бливої структури прошарку навколо частинок алмазу. Поєднання в КАМ унікальних власти-
востей алмазу та вихідних елементів матриці композиту дає можливість отримати широкий
спектр структурних утворень і забезпечити необхідні фізико-механічні властивості. Проте
широкий спектр можливих практичних застосувань КАМ на основі порошків заліза, міді,
нікелю і олова з додаванням дибориду хрому як робочих елементів відрізних кругів, які пра-
цюють в екстремальних умовах, зумовлює продовження наукових пошуків у цій сфері.
Мета роботи полягає дослідженні впливу тривалості витримування під тиском на кі-
нетику усадки, структуру і механічні властивості системи алмаз-49,98%Fe-31,36%Cu-
8,82%Ni-7,845Sn 2%CrB2 (тут і далі % за масою) в умовах гарячого пресування, а також при-
чин поліпшення структури таких матеріалів.
Матеріали і методи дослідження.
Способи приготування вихідних речовин, алмазовмісної суміші і та одержання КАМ
детально описано в [4]. Відмітна особливість технології отримання досліджуваних зразків
полягає в тому, що вони отримані за постійного тиску 160 МПа, але при варіюванні тривало-
|