Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами
The generalized results of research the structure and the properties of superhard composites, obtained by reactionary sintering of cubic boron nitride with an aluminium and with additions of refractory compounds (Tib2, TIC, ZRN) are presented. Possibility of improvement of the functional propertie...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Series: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21790 |
| 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: | Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами / М.П. Беженар, С.А. Божко, Т.О. Гарбуз, С.М. Коновал // 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. 223-234. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21790 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-217902025-06-03T16:04:19Z Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами Беженар, М.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.О. Коновал, С.М. Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора The generalized results of research the structure and the properties of superhard composites, obtained by reactionary sintering of cubic boron nitride with an aluminium and with additions of refractory compounds (Tib2, TIC, ZRN) are presented. Possibility of improvement of the functional properties of composites to due to the dispersion fixed structures is shown. 2009 Article Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами / М.П. Беженар, С.А. Божко, Т.О. Гарбуз, С.М. Коновал // 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. 223-234. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21790 621.762.5:661.657.5 uk Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения 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 |
Ukrainian |
| topic |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| spellingShingle |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Беженар, М.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.О. Коновал, С.М. Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
The generalized results of research the structure and the properties of superhard composites, obtained by reactionary sintering of cubic boron nitride with an aluminium and with additions
of refractory compounds (Tib2, TIC, ZRN) are presented. Possibility of improvement of the functional properties of composites to due to the dispersion fixed structures is shown. |
| format |
Article |
| author |
Беженар, М.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.О. Коновал, С.М. |
| author_facet |
Беженар, М.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.О. Коновал, С.М. |
| author_sort |
Беженар, М.П. |
| title |
Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами |
| title_short |
Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами |
| title_full |
Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами |
| title_fullStr |
Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами |
| title_full_unstemmed |
Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами |
| title_sort |
композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21790 |
| citation_txt |
Композити кубічного нітриду бору, зміцнені тугоплавкими боридами / М.П. Беженар, С.А. Божко, Т.О. Гарбуз, С.М. Коновал // 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. 223-234. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT beženarmp kompozitikubíčnogonítriduboruzmícnenítugoplavkimiboridami AT božkosa kompozitikubíčnogonítriduboruzmícnenítugoplavkimiboridami AT garbuzto kompozitikubíčnogonítriduboruzmícnenítugoplavkimiboridami AT konovalsm kompozitikubíčnogonítriduboruzmícnenítugoplavkimiboridami |
| first_indexed |
2025-11-26T09:00:46Z |
| last_indexed |
2025-11-26T09:00:46Z |
| _version_ |
1849842889035612160 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
223
УДК621.762.5:661.657.5
М. П. Беженар, д-р техн. наук, С. А. Божко, канд. техн. наук,
Т. О. Гарбуз, С. М. Коновал
КОМПОЗИТИ КУБІЧНОГО НІТРИДУ БОРУ, ЗМІЦНЕНІ
ТУГОПЛАВКИМИ БОРИДАМИ
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ
The generalized results of research the structure and the properties of superhard compos-
ites, obtained by reactionary sintering of cubic boron nitride with an aluminium and with additions
of refractory compounds (Tib2, TIC, ZRN) are presented. Possibility of improvement of the func-
tional properties of composites to due to the dispersion fixed structures is shown.
Вступ
У виробництві ріжучого інструменту широко застосовують композиційні матеріали на
основі кубічного нітриду бору – PCBN. Світові тенденції їх виробництва пов’язані зі спеціа-
лізацією, тобто призначенням для конкретних сфер металообробки, певних оброблюваних
матеріалів і режимів різання. З цього випливають основні вимоги до PCBN: в’язкість руйну-
вання в умовах високих силових навантажень на чорнових і напівчорнових операціях; зносо-
стійкість на фінішних операціях, пов’язаних з точною розмірною обробкою і жорсткими ви-
могами до шорсткості поверхні. У міжнародному стандарті ISO 513:2001 ріжучі пластини
PCBN класифікуються за призначенням. Приклад відповідності таким вимогам певних марок
продукції фірми “Element Six” (ПАР), тобто кореляції між фазовим складом PCBN і розміром
зерен cBN з одного боку та в’язкістю руйнування і зносостійкістю PCBN – з іншого, наведе-
ний в [1], де показано обернену залежність між останніми двома характеристиками. Висока
в’язкість руйнування, що запобігає катастрофічній відмові інструменту (сколюванню), за-
звичай досягається в композитах системи cBN–Al, де cBN – матрична фаза вмістом 90 % і
більше (DBA90). Високу зносостійкість, що запобігає прогресуючій відмові (зношуванню),
мають композити систем cBN–TiC (DBC50) та cBN–TiN (DBN45), де матричною фазою є
тугоплавка сполука вмістом близько 50 %.
Деякі PCBN фірми “Sumitomo Electric” (Японія), що так само класифіковані за при-
значенням, крім зазначених елементів містять W і Co. Проте в науковій літературі і проспек-
тах відомих фірм не міститься інформація про використання в складі PCBN боридів тугопла-
вких металів. Вірогідно, це зумовлено тим, що такі високомодульні та тверді тугоплавкі спо-
луки дуже крихкі.
Серед розроблених в Україні композитів класу PCBN, що широко застосовуються в
промисловості, вирізняються киборит і гексаніт-Р [2]. Киборит-2, отриманий реакційним
спіканням при високому тиску з шихти cBN–10 % Al, має широкий спектр призначення для
лезової обробки на чорнових і напівчистових операціях, і позитивно оцінений у наукових
закладах США та Німеччини як матеріал для виготовлення елементів конструкцій АВТ (ра-
зом з киборитом-3) [3]. Одна з останніх розробок в ІНМ НАН України – двошаровий компо-
зит cBN із твердосплавною підкладкою, призначений для тонкого точіння [4]. Шихта для
його спікання подібна до шихти кибориту-3 (cBN, TiC, Al). Складність отримання двошаро-
вого композиту пов’язана з гомогенним розподілом основних компонентів – високодисперс-
них порошків cBN і TiC.
Можливість розширення групи композитів, для яких у складі шихти з cBN використо-
вують Al, Co, TiC, TiN, WC, і створення композитів систем cBN–Al–TiB2, cBN–Al–ZrN базу-
ється на такому:
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
224
– збереженні в нових композитах неперервного каркасу cBN, що забезпечує високий
вміст нітриду бору в шихті;
– адаптації режимів отримання нових композитів до розробленого для кибориту-2
способу двостадійного реакційного спікання cBN з Al при високому тиску;
– ідеї дисперсійного зміцнення зв’язки композитів системи cBN–Al, основними скла-
довими якої є AlN і AlB2, високомодульними фазами – боридами тугоплавких металів титану
і цирконію.
Мета цієї роботи – проаналізувати дослідження [5–14], пов’язані з розробкою компо-
зитів кубічного нітриду бору, зміцнених тугоплавкими боридами титану і цирконію.
Методика дослідження
Більшість експериментів з отримання дослідних зразків композитів виконували в АВТ
типу «ковадло із заглибленням» (сталевому КЗ-55 або твердосплавному КЗ-35), які забезпе-
чують операцію диспергування алюмінію в шихті – просочення під тиском (р = 2,5 ГПа; Т =
1300 К) і завершальне спікання (4,2 ГПа; 1750 К). Eксперименти при р = 7,7 ГПа, Т = 2100–
2300 К виконували в АВТ типу «тороїд».
До основних методів дослідження зразків належать рентгеноструктурний аналіз
(XRD), електронна мікроскопія, індентування зразків для визначення твердості, тріщино-
стійкості, які виконували після попередньої механічної обробки зразків алмазним інструмен-
том (зазвичай, плоско-паралельного шліфування, кругління). Вибраковували PCBN за ре-
зультатами контролю густини, електричного опору і експрес-випробувань при лезовій обро-
бці матеріалів.
Варіанти шихти: основні чотири типи (табл. 1); вміст Al – 10, 12, 15, 18 i 20 %; вміст
тугоплавкої сполуки – 5, 10, 15, 20 і 25 % ТіВ2; 7, 13, 19, 25, 32 ZrN; 26 % TiC при 8 %Al.
Таблиця 1. Реакційна взаємодія при спіканні в умовах високого тиску кубічного нітриду
бору з алюмінієм і тугоплавкими сполуками
Тип і склад ши-
хти Реакції [5] Дибориди в ком-
позитах
Al +
3
2 BN
3
2 AlN +
3
1 AlB2 (1) Al0,93(B0,72N0,28)2
[6] (R = 0,078) (1)
cBN–Al
Al + BN → AlN(В) (1a) –
(2)
cBN–Al–TiB2
Al +
3
2BN +
)1(3
1
х
TіB2
3
2 AlN(В) +
+
)1(3
1
х
TіхAl1-хB2 (2)
Ti0,76Al0,24B2
[7] (R = 0,066)
(3)
cBN–Al–ZrN Al +
3
2 BN +
3
1 ZrN
3
2 AlN + ZrB2 (3) Zr0,7–0,9Al0,1–0,3B2
(R = 0,06)
(4)
cBN–Al–TiC Al + BN +
2
1 TiC AlN +
2
1 TiB2 +
2
1 C (4) Tі0,45Al0,55B2
[8] (R = 0,11)
Фізико-хімічна взаємодія при реакційному спіканні шихти систем сBN–TiB2–Al і cBN-
ZrN-Al. Основні типи реакцій при спіканні визначали порівнянням складу шихти з фазовим
складом спечених зразків та розрахунком балансу маси в реакціях (2), (3). Якщо в шихті
cBN–Al йде реакція типу (1), або альтернативна їй (1а) з утворенням AlN(В) – твердого роз-
чину бору на базі кристалічної гратки нітриду алюмінію, то в шихті з добавками тугоплавких
сполук завжди йдуть реакції (2)–(4) з утворенням фаз на базі кристалічних ґраток двох стру-
ктурних типів – AlN-вюрцит і AlB2. Останні в перших експериментах ідентифікували як ди-
бориди титану і цирконію. Значно більший вміст дибориду титану у спечених зразках порів-
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
225
няно з його вмістом у шихті (2) ініціював детальніше дослідження методом XRD структури
таких диборидів спочатку в реакції (2), а потім в інших.
Аналіз інтенсивності XRD-спектрів і розрахунки з уточненням позицій атомів у крис-
талічній гратці диборидів підтвердили, що всі тугоплавкі сполуки – карбід, нітрид і диборид
– при високому тиску в розплаві алюмінію вступають у реакції з нітридом бору, і одним з
продуктів таких реакцій є тверді розчини диборидів алюмінію і тугоплавкої сполуки. Моде-
люванням структури визначено склад таких розчинів, який відповідає найменшому коефіціє-
нту розбіжності R між експериментальним і розрахованим спектрами (див. табл. 1).
Відомо, що кубічні кристалічні гратки монокарбідів і мононітридів перехідних мета-
лів мають структурні вакансії тільки в неметалевих підгратках, диборид алюмінію – ~10 % у
металевій підгратці. Кристалічні гратки вихідних порошків диборидів титану і цирконію, що
були синтезовані у звичайних умовах, за розрахунками мали ~3 % вакансій у металевих під-
гратках, а тверді розчини найкраще відповідали моделі, де всі позиції кристалічної гратки
структурного типу AlB2 заповнені.
У загальному випадку нітрид алюмінію, що кристалізується з розплаву за вказаними
реакціями, так само може захоплювати певну кількість бору і утворювати твердий розчин –
AlN(В). Уточнення кристалічної структури AlN у зразках з шихти (2) показало, що твердий
розчин бору на базі кристалічної гратки AlN-вюрцит з найменшим коефіцієнтом розбіжності
відповідає моделі, де атоми бору частково заповнюють октаедричні міжвузля; при цьому в
позиціях Al утворюється ~10 % вакансій. Фаза відповідає формулі Al0,9NB0,42 [9].
Аналіз результатів експериментів дає уявлення про механізми фізико-хімічної взає-
модії при високому тиску в системах cBN–Al–тугоплавка сполука. У розплаві алюмінію кар-
бід, нітрид і диборид тугоплавкого металу розчиняються; азот переважно реагує з алюмінієм
і утворює неметалічний нітрид AlN; у розплаві відбувається масоперенос бору, титану і цир-
конію; при досягненні певних концентрацій цих елементів відповідно до р,Т-умов з розплаву
кристалізуються переважно складні дибориди титану-алюмінію або цирконію-алюмінію; при
надлишку бору він утворює твердий розчин занурення на базі кристалічної гратки AlN.
Відмінність кінетики реакційної взаємодії в шихті (2) і (3) полягає в тому, що в шихті
з ZrN реакції відбуваються в системі з надлишком азоту і тоді превалює утворення AlN. Ди-
борид складу ZrхAl1-хB2 отримували тільки при температурах 2100–2300 К або тривалому
спіканні при температурі 1750 К під тиском 7,7 ГПа. У шихті з ТіВ2 реакції відбуваються в
системі з надлишком бору, і тому диборид складу ТіхAl1-хB2 отримували при менших р,Т-
параметрах, відповідно був меншим вміст AlN.
Присутність у розплаві титану ініціює реакцію з утворенням подвійного дибориду
шляхом епітаксіальної кристалізації, чому сприяють дуже близькі значення періодів граток
AlВ2 і ТіВ2. При підвищенні температури спікання до 2300 К у твердому розчині збільшу-
валась доля титану. Еквімолярний склад твердого розчину, тобто максимальний вміст Al,
отримали при температурі термодинамічної стабільності AlB2 (1750 К).
Навпаки, у кристалічній гратці дибориду цирконію атомна доля алюмінію збільшува-
лась з підвищенням температури спікання. У цьому разі не було умов для епітаксіального
росту зародків. Утворення тривимірного зародка фази ZrхAl1-хB2 потребувало більшої енергії
активації, ніж двовимірного зародка фази ТіхAl1-хB2, що відомо із загальної теорії кристаліза-
ції.
Вміст тугоплавких сполук, необхідний для повного зв’язування алюмінію, дають роз-
рахунки балансу маси в реакціях за припущення, що всі вони йдуть до кінця. Наприклад, при
вмісті в шихті 10 % Al для отримання твердого розчину ТіхAl1-хB2 еквімолярного складу (х =
0,5) за повного завершення реакції (2) у ній має взяти участь 8,6 % ТіВ2.
Насправді реакції ніколи не йдуть до кінця, оскільки площа контакту алюмінію з ніт-
ридом бору зменшується за рахунок утворення бар’єрних шарів з продуктів реакції, тому
мова може йти про мінімізацію вмісту залишкового алюмінію.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
226
Оптимальним вмістом добавок TiB2 і ZrN вважається такий, коли вони якнайповніше
задіяні в реакціях, зв’язка наближається до двофазної і не містить вихідних компонентів ши-
хти або містить мінімальну їх кількість. У разі виконання такої умови зв’язка була б гомо-
генною і представлена виключно двома фазами, що кристалізувалися з розплаву при високо-
му тиску. Одна з фаз – низькомодульна (HVAlN = 12 ГПа), інша – на базі високомодульного
дибориду титану або цирконію з диборидом алюмінію (HV фаз ТіВ2, ZrВ2 i AlB2 становить
відповідно 34, 23 і 9,6 ГПа). Твердість твердих розчинів у загальному випадку можна варію-
вати, змінюючи їх склад.
Результати електронної мікрофрактографії – аналізу структури поверхні злому в ком-
позитах – дають загальне уявлення про характер руйнування. У композитах, отриманих з
шихти (2) при вмісті 5 % ТіВ2, спостерігається внутрішньозеренне руйнування cBN, що свід-
чить про високу міцність міжфазних границь (сBN–зв’язка) в умовах дії ударного наванта-
ження (рис. 1). Близька структура злому була також при вмісті 10 % ТіВ2. При вмісті 25 %
ТіВ2 у шихті у складі зв’язки превалювали ділянки незадіяного в реакції ТіВ2, через які йшли
тріщини. Інші варіанти вмісту ТіВ2 демонстрували перехід між цими структурами [9].
Рис. 1. Типова електронна мікрофрактограма поверхні злому композиту з шихти cBN–5 %
TiB2–10 % Al після спікання при р = 7,7 ГПа; Т = 1750 К: 1 – зв’язка; 2 – поверхні сколювання
зерен cBN
Результати порівняння електронних мікрофрактограм зразків із шихти (3) засвідчу-
ють, що їх загальна особливість полягає в однорідному розподілі дрібнозернистої (розміри
зерен – 200–300 нм) зв’язуючої фази між зернами cBN. У зразку з добавкою в шихті 7 % ZrN
реалізується в основному механізм внутрішньозеренного руйнування cBN і менханізм між-
зеренного руйнування прошарків зв’язуючої фази (рис. 2a). Для зразка з вмістом у шихті 32
% ZrN характерне руйнування по міжфазним границям (сBN–зв’язка) і міжзеренним грани-
цям в зв’язці (рис. 2б). Інші вмісти ZrN у шихті демонстрували проміжні варіанти.
а б
Рис. 2. Типові електронні мікрофрактограми зразків композиту з шихти сBN+10 % Al+7 %
ZrN (а) і сBN+10 % Al+32 % ZrN (б) після спікання при р = 7,7 ГПа, Т = 2300 К
Варіанти зломів, показані при граничних вмістах тугоплавких сполук у шихті, можуть
зустрічатися в локальних об’ємах зразка, виготовленого навіть при невеликому вмісті тугоп-
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
227
лавкої сполуки. Причина цього полягає в неоднорідності зв’язки в об’ємі зразка. При цьому
слід звернути увагу на принципову відмінність зломів у зразках з шихти двох типів. Меха-
нізм міжзеренного руйнування зв’язки спостерігався також при вмісті 7 % ZrN, тоді як при
вмісті в шихті 5–10 % ТіВ2 релаксація напруг в зв’язці відбувалася шляхом пластичної дефо-
рмації. Це не співпадає з пружно-пластичними властивостями фаз ТіВ2 і ZrN. Причиною цьо-
го могли бути особливості зв’язки в локальних об’ємах.
Методами електронної мікроскопії з мікроелектронографією було показано, що зага-
льною для всіх зразків особливістю зв’язки є локальні відхилення в розподілі фазових скла-
дових. З огляду на це крім основної взаємодії в реакціях (2), (3) (див. табл. 1), що зумовлюва-
ла утворення фаз, ідентифікованих методом XRD, у локальних об’ємах відбувалася взаємо-
дія в системах, обмежених певними контактами складових шихти.
У зразках, отриманих з шихти (2), основні складові – нітрид алюмінію (з розміром зе-
рен 100 нм) і диборид титану-алюмінію (5–200 нм) – це фази, кристалізовані з розплаву.
Крім того, у структурі композиту по границях зерен сBN були виявлені виділення (розміром
50–200 нм), а при тривалому спіканні і прошарки, ідентифіковані мікроелектронографією як
боронітрид титану складу Тi68B10N22 (рис. 3а). Така фаза була виявлена на границях cBN–
cBN, cBN–TiB2, а також як виділення в залишковому Al (рис. 3б). Тенденція до правильної
огранки свідчить про її кристалізацію з рідкої фази, границі з cBN суцільні та рельєфні, що
може сприяти їх міцності.
а б
Рис. 3. Темнопольне зображення боронітриду титану в відбитті 1 0 1 Тi68B10N22 : а – по
границях зерна cBN; б – у залишковому алюмінії [9]
Окремі ділянки залишкового алюмінію (його електронограма має ознаки електроно-
грам твердих розчинів) містять виділення дибориду і боронітриду титану. Отже, у композиті,
отриманому спіканням при високому тиску шихти cBN – ТіВ2 – 10 % Al, зв’язку становлять
високодисперсні фази: нанодисперсний нітрид алюмінію, зміцнений суб- і нанодисперсними
виділеннями диборидів титану-алюмінію і боронітриду титану. Залишковий алюміній у ло-
кальних об’ємах композиту являє собою твердий розчин Al(Ti, B, N), дисперсійно зміцнений
диборидом і боронітридом титану.
У зразках, отриманих з шихти (3), найтиповішим є розподіл зерен ZrВ2 по границях
зерен нітриду бору. Особливість полягає в тому, що зерна дибориду цирконію можуть знахо-
дитися в границях спряження нітрид бору – нітрид цирконію або між зернами нітриду бору
та іншої дисперсної фази, яка за мікроструктурою нагадує евтектику, можливо, у системі
ZrN–ZrВ2. Як відомо, евтектичним структурам властива крихкість, і це може спричинити
руйнування зразків по міжзеренним границям у зв’язці.
Зі спільного аналізу поверхні зломів і фаз, виявлених на окремих ділянках мікростру-
ктури, у зразках з шихти двох типів доходимо висновку, що необхідною загальною умовою
оптимізації складу шихти є визначення співвідношення вмісту в шихті алюмінію і тугоплав-
кої сполуки, яке має забезпечити мінімальний не задіяний у реакціях залишок цих компонен-
тів. Це не досягається простим розрахунком балансу маси у зв’язку з особливостями грану-
лометричного складу шихти і еволюцією поверхні контакту фаз у процесі спікання.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
228
Моделювання мезоструктури композитів cBN–Al. Як було показано, практично усі
реакції (загальні та в локальних об’ємах шихти) відбуваються за участю рідкої фази. Алюмі-
ній не лише входить до складу продуктів реакції, а й забезпечує транспортування в розплаві
легких елементів і тугоплавких металів. Диспергування розплаву в шихті, що досягається на
операції просочення під тиском в умовах незмочування алюмінієм компонентів шихти, має
на меті досягнення максимальної площі поверхні їх контакту.
Для структури PCBN характерна наявність кількох рівнів неоднорідності: нано-, мік-
ро-, мезо- і макрорівнів. Перші два співрозмірні з границями зерен, товщиною міжзеренних
контактів (5–30 нм) та розміром зерен cBN (1–20 мкм), тобто такі неоднорідності властиві
також монофазним полікристалам. Неоднорідність на мезорівні залежить від способу одер-
жання матеріалу і становить 20–100 мкм, неоднорідність на макрорівні – пори і великі вклю-
чення розміром ≥0,2 мм і більше, тощо.
Мезорівень неоднорідності в PCBN за розміром має бути значимо меншим допусти-
мої площі затуплення інструменту при точінні, що зазвичай не перевищує 0,4 мм.
Моделювання пористої і зеренної структур композитів сBN–Al при їх отриманні реа-
кційним спіканням з попереднім просоченням шихти під тиском з точкових джерел (окремих
частинок алюмінію) виявило [10], що мезоелементом геометричної структури такого компо-
зиту є лінійний розмір групи частинок, що складається з одного зерна алюмінію і певної кі-
лькості зерен cBN, яка залежить від співвідношення розмірів зерен cBN і Al та масової долі
Al у шихті (рис. 4).
а б в г
Рис.4. Модель просочення алюмінієм шихти кубічного нітриду бору і утворення областей із
низьким вмістом алюмінієвих сполук: мезоелемент у шихті (а), на етапі просочення під ти-
ском (б), після просочення на етапі формування контактів при спіканні (в, г)
Після спікання мезоячейка складається з ядра, яке характеризується неперервним кар-
касом кубічного нітриду бору і зв’язкою на основі нітриду і боридів алюмінію, а також мож-
ливою наявністю периферійних ділянок, де недостатньо або немає сполук алюмінію, у ре-
зультаті чого такі ділянки відрізняються за властивостями від основного об’єму композиту, а
саме вони пористі й мають значно нижчу твердість і міцність.
З використанням даних про густину композиту cBN–10 % Al на різних етапах його
одержання розраховували розміри мезоелемента (сторони куба, на рис. 4) для порошків cBN
в інтервалі зернистості КМ3/2 – КМ 60/40. Як виявилось, після завершального спікання ве-
личина мезоелемента значимо залежить від розміру зерна Al і його концентрації у вихідному
порошку.
Прийнята модель мезоструктури базується на тому, що кількість мезоелементів дорів-
нює кількості зерен алюмінію у вихідній шихті, а їх розмір залежить від розміру зерен алю-
мінію. Виходячи з цього визначали розподіл за розмірами мезоелементів структури компози-
ту за експериментальними даними про розподіл за розмірами зерен вихідного порошку алю-
мінію. Дійшли висновку про можливість направленої зміни ступеня диспергування алюмінію
вибором зернистості cBN та кількістю алюмінію у вихідній шихті. Отже, за отриманими да-
ними можна розрахувати кількість алюмінію, яку потрібно ввести в шихту даної зернистості
для отримання композиту з нульовою пористістю. Результати розрахунків [11–12] показали,
що при зменшенні зернистості вихідного порошку cBN для досягнення безпористої структу-
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
229
ри композиту потрібна більша концентрація Al у шихті (табл. 2), тобто існує непряма коре-
ляція між площею питомої поверхні вихідного порошку cBN і концентрацією алюмінію в
шихті (% за об’ємом).
Таблиця 2. Параметри структури композитів cBN + 10 % Al
Кількість частинок в
одному караті
Поро-
шок+
+10 %Al
Відношен-
ня кількості
зерен cBN
до кількості
зерен Al
Вихідний
порошок
2,5 ГПа;
300 К
Відношення
кількості зе-
рен Al до ди-
спергації і
після неї
Відношення
загальної кіль-
кості пор до
кількості пор,
заповнених Al
Кіль-
кість Al
для 100
% за-
пов-
нення
пор,
мас. %
КМ3/2 12000:1 6,1·10
9
6,1·10
9
1:5500 22:10 20
КМ7/5 870:1 6,2·10
8
6,2·10
8
1:460 19:10 17
КМ14/10 110:1 6,3·10
7
1,2·10
8
1:115 17:10 16
КМ60/40 3:2 7,6·10
5
3,0·10
7
1:51 12:10 12
Результати моделювання та експериментальні дані (табл. 3) свідчать про можливість
поліпшення експлуатаційних характеристик композитів системи cBN+Al шляхом оптимізації
складу шихти. Розмір мезообластей значно менший від допустимого розміру площі затуп-
лення інструменту при точінні. Підвищення зносостійкості та тріщиностійкості зразків при
збільшенні алюмінію в шихті від 10 до 20 % за масою підтверджує виконані розрахунки і дає
підстави для подальшої оптимізації складу шихти і досягнення необхідних механічних та
експлуатаційних характеристик композитів.
Таблиця 3. Вплив вмісту Al у шихті на властивості композиту, одержаного при спіканні
порошку КМ3,2 з алюмінієм [11]
Величина зносу різця h* (мм) за час різання Вміст Al у ших-
ті,
% за масою
HKN, ГПа
(9,8 Н)
К1С,
МПам1/2 10 хв 30 хв
10 311 9,40,2 0,12 0,22
20 28,40,8 10,20,1 0,10 0,16
* При точінні сталі ХВГ HRC-58 без ударного навантаження; V S t = 90 м/хв 0,070 мм/об. 0,02 мм; h – затуплення
різця по задній поверхні точіння
Така модель в загальному вигляді поширюється і на шихту, в складі якої певну кіль-
кість нітриду бору замінюють тугоплавкі сполуки. Її обмеження стосуються нанорозмірних
порошків, де просочення під тиском ускладнюється їх високою когезійною активністю.
Експерименти з варіантами вмісту в шихті 10, 12, 15, 18 і 20 % Al (за масою) викону-
вали з шихтою типів (1) і (2) (див. табл. 1). Вихідний порошок нітриду бору становив суміш
порошків КМ 3/2 і КМ 60/40 (1:1), середній розмір зерен ТіВ2 становив 2,2 мкм, Al – 30 мкм.
Загальна закономірність зміни фазового складу зразків при збільшенні вмісту алюмінію в
шихті випливає з балансу маси в реакціях – це збільшення вмісту продуктів реакційної взає-
модії і зменшення вмісту cBN. Експериментально визначили, що вміст залишкового алюмі-
нію у зразках після спікання був менший від 1 мас. % при 10–15 % алюмінію в шихті та збі-
льшувався до 1,5–2 % при вмісті 18–20 % у шихті (табл. 4).
Максимальний період кристалічної гратки залишкового алюмінію, що відповідав мак-
симальному насиченню твердого розчину бору в ній, спостерігали при вмісті в шихті 12–15
мас. % Al. Це свідчило, що досягнуто максимальної площі поверхні контакту його розплаву з
іншими компонентами шихти.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
230
Таблиця 4. Вміст залишкового Al у композитах і період його кристалічної гратки
Шихта Al, мас. % (шихта) 10 12 15 18 20
Al, об. % (шихта) 12,6 15,0 18,6 22,1 24,4
Al % мас. (залишок) 0,3 0,2 0,8 1,6 2,0
cBN – Al
а, нм 0,40486 0,40492 0,40505 0,40492 0,40483
Al, об. % (шихта) 12,9 15,3 19,0 22,6 25,0
Al, % мас. (залишок) 0,2 0,3 0,8 1,3 1,8
cBN – Al – 5%
ТіВ2
а, нм 0,40490 0,40514 0,40503 0,40488 0,40490
При подальшому збільшенні об’єму Al площа поверхні зберігалась, а концентрація
бору в розплаві зменшувалась. Практичний збіг експериментальних значень оптимального
вмісту алюмінію в шихті cBN–Al і cBN–Al–TiB2 (табл. 4) з розрахунковими (див. табл. 2)
пояснюється майже однаковим гранулометричним складом обох типів шихти. Близькі зна-
чення періоду гратки алюмінію в максимумах не виключають того, що в обох варіантах на-
явний твердий розчин майже одного складу – твердий розчин бору, тим більше, що обидві
компоненти шихти є його джерелом.
Серед зазначених композитів з шихти cBN–Al максимальну твердість мали ті, де в
шихті містилось 12 % мас. Al, тобто зразки з мінімальним вмістом залишкового алюмінію, а
максимальну стійкість до зносу при шліфуванні вільним абразивом виявили ті, де в шихті
містилось 15 мас. % Al, у зразках залишкового Al – 0,8 %, а період його гратки був максима-
льний, тобто це був твердий розчин бору у кристалічній гратці алюмінію [12].
Співставлення цих результатів з викладеними вище результатами електронної мікро-
скопії і електронографії, де ділянки залишкового алюмінію у зразках з шихти cBN–TiB2–Al
ідентифікували як твердий розчин, дисперсійно зміцнений певними фазами, можна запро-
понувати гіпотезу оптимізації (а не мінімізації) вмісту залишкового алюмінію в композитах
cBN з метою підвищення їх зносостійкості. Ця гіпотеза потребує детальної перевірки.
Фізичні та фізико-механічні властивості композитів кубічного нітриду бору. Твер-
дість, визначена за відновленим відбитком, є однією з найважливіших характеристик для
атестації композитів cBN, тому що дає загальне уявлення про їх пружно-пластичні властиво-
сті. Незважаючи на непряму кореляцію зносостійкості з твердістю, дослідження останньої
потрібне при розробленні режимів отримання PCBN. У [13] проаналізовано використання
правила суміші (і його обмеження) для прогнозних оцінок твердості композитів за їх фазо-
вим складом на прикладі системи cBN–Al–TiC(TiN). Водночас показано, що для створення
електропровідних композитів з неперервним каркасом cBN необхідно, щоб вміст електро-
провідних фаз перевищував поріг перколяції.
Характеристики окремих фаз за даними літератури наведені в табл. 5, експеримента-
льні результати [14] для композитів з шихти (2) і (3), отриманих у твердосплавному АВТ
«тороїд-20», – у табл. 6 і 7.
Дані табл. 6, 7 свідчать, що в композиті з шихти cBN–10 % TiB2–10 % Al принципово
можливо отримати твердість (НKN = 33–35 ГПа), вищу від твердості композиту з шихти
cBN–10 % Al (кибориту-2, НKN = 30–32 ГПа). У композиті з шихти cBN–13 % ZrN–10 % Al
можливо наблизитися до твердості кибориту-3 (сBN–26 % TiC–8 % Al; 25 ГПа). Вища твер-
дість композитів з диборидом титану, ніж з диборидом цирконію, не суперечить прогнозам
за правилом суміші.
Таблиця 5. Мікротвердість і питомий електричний опір деяких фаз
Фаза Al TiB2 ZrB2 ZrN AlB2 cBN AlN ТіС
ρ, 10-7 Ом·м 0,29 0,9 0,97 2,0 3–8 1013 1013 6
Hµ, ГПа – 33,7 22,5 16,7 9,6 42 12 31,7
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
231
Таблиця 6. Густина, електричний опір і твердість зразків після спікання (р = 7,7 ГПа; τ =
60 с)
Температура, К Просочення 1300 1750 2100 2300
cBN – 10 % TiB2 – 10 % Al
Відносна густина 0,902 0,983 0,991 0,994 0,997
Залишок Аl, мас. % 5,5 4,1 1,4 0 0
ρ, Ом·м 3·10-4 7·10-4 2,3·10-3 8,0 75,0
НKN, ГПа 15±1,5 23±1 31±1 34±1,5 35±1,5
cBN – 13 % ZrN – 10 % Al
Відносна густина 0,905 0,970 0,981 0,986 0,989
Залишок Аl, мас. % 5,3 4,5 2,2 0,4 0
ρ, Ом·м 4·10-4 1,1·10-3 7,1·10-3 0,9·105 1,6·105
НKN, ГПа 10,6±0,5 12,1±0,2 23,5±0,2 23,8±0,5 24,3±0,5
Таблиця 7. Кінетика спікання при р = 7,7 ГПа; Т = 1750 К
Тривалість, с 5 15 30 60 90 180 300
cBN–TiB2–Al
ρ, % 0,983 0,986 0,989 0,991 0,994 0,994 0,999
% Аl (мас.) 3,4 2,7 2,4 1,4 0,3 0,4 0,7
ρ, Ом·м 4·10-4 1,6·10-3 2,1·10-3 2,4·10-3 5·10-3 7·10-3 1,9·10-3
НKN, ГПа 24±1 27±1 29±1 31±1 33±1,5 33±1,5 32±1,5
cBN–ZrN–Al
ρ, % 0,945 0,964 0,973 0,981 0,986 0,992 0,970
% Аl (мас.) 5,0 4,9 4,8 2,2 2,1 0 0
ρ, Ом·м 5·10-4 1,6·10-3 1,7·10-3 7,1·10-3 1,3·10-1 2,1·103 5·102
НKN, ГПа 12±1 12±0,4 15,9±1 23,5 ±0,5 25±1 23±0,5 21±0,5
Відносна густина зразків характеризує залишкову пористість. Спікання шихти (2) і (3)
при тиску 7,7 ГПа забезпечує отримання композитів з відносною густиною ≥0,99 при темпе-
ратурах 2100–2300 К, а при збільшенні тривалості процесу і при температурі 1750 К. Зазна-
чимо, що в однакових умовах спікання вищу щільність зразків спостерігали в композитах
системи cBN–TiB2–Al. Це збігається з результатами електронної мікрофрактографії, тому що
певна доля пористості може бути віднесена до мікротріщин по границях cBN–зв’язка і у
зв’язці композитів системи cBN–ZrN–Al. З огляду на це доцільно створити вихідний конт-
роль зразків композиту за їх густиною.
Електропровідність зазвичай залежить від загального вмісту всіх електропровідних
фаз у композиті, які забезпечують ефект перколяції, але тут (див. табл. 6, 7) вона знаходилася
у прямій кореляції з вмістом залишкового алюмінію, питомий опір якого значимо менший,
ніж тугоплавких сполук (див. табл. 5). Тому після визначеності з оптимальним вмістом за-
лишкового алюмінію у зразках можливий їх вихідний контроль за електричним опором.
Оптимальний вміст тугоплавких сполук (5–10 % ТіВ2 і 7–13 % ZrN) вибрали за ре-
зультатами електронної мікроскопії, електронографії і електронної мікрофрактографії. Пра-
вильність вибору підтвердили результати випробування абразивного зносу композитів. Для
цього було адаптовано методику контролю абразивних властивостей порошків алмазу [15].
При виготовленні ріжучих пластин на операції плоско-паралельного шліфування поверхні
алмазними суспензіями вимірювали висоту зняття матеріалу за певний час (рис. 5). Це дало
змогу порівняти близькі за складом і умовами отримання зразки композитів. Базовими взяли
зразки кибориту-2. При збільшення вмісту тугоплавкої сполуки в шихті до 10 % рівень абра-
зивного зносу залишався практично стабільним.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
232
Рис. 5. Абразивний знос композитів кубічного нітриду бору при шліфуванні їх поверхні ал-
мазним інструментом [5]. Склад шихти, з якої отримали композити:
1 – cBN–ТіВ2–10 % Al; 2 – cBN–ZrN–10 % Al
Композити з шихти cBN–10 % Al–10 % TiB2 (шифр ТР) та cBN–10 % Al–13 % ZrN
(шифр ЛР) отримали під тиском 7,7 ГПа у твердосплавних АВТ. Зразок (шифр TР10-17ДП)
довільно вибрали з дослідної партії, де в шихті містилося 5 % TiB2. Спікання виконували у
стальному АВТ при р = 4,2 ГПа; Т = 1750 К, тобто в умовах, близьких до умов спікання ки-
бориту-2 і -3.
Мікротвердість, твердість і тріщиностійкість визначали індентором Вікерса при різ-
них навантаженнях, твердість – індентором Кнупа, відносну густину – за геометричними
розмірами зразків та теоретичної густиною композиту, розрахованою за їх фазовим складом.
Фізико-механічні властивості зразків композитів cBN наведені в табл. 8. Результати співста-
влені з відомими композитами cBN.
Таблиця 8. Фізико-механічні властивості зразків композитів сBN з добавками тугоплав-
ких сполук*
Твердість, ГПа Шифр зразка, марка
матеріалу HV0,5 HV5 HKN1
K1c, МПа∙м1/2 Густина
ρ/ρ0
ТР10-17ДП 31,3 30,4±0,9 28,1±0,7 6,0–6,4 0,99
ТР3 29,9 28±3 24±3 5,4–5,6 0,98
ТР22 30,3 22,4±0,7 28±4 5,8–6,0 0,98
ТР15 32,9 32,3±0,4 41±7 5,6–5,9 0,97
ТР5 37,0 32±1 44±3 5,4–5,8 0,98
ЛР17 37,9 29±2 23,5 5,0-5,3 0,98
ЛР10 33,3 29,9±1 24,8 6,6-6,9 0,99
ЛР5 35,1 23,9±0,7 23,8 5,4-5,6 0,99
ЛР2 30,6 29,6±1 24,3 5,6-5,9 0,99
Середні ТР (n = 4) 33±2 29±3 34±6 5,7±0,8 0,98
Середні ЛР (n = 4) 34±2 28±2 24,1±0,3 5,8±0,2 0,99
Киборит-2 32,7 282 [12] 302 10,20,3 [12] 0,99
Киборит-3 – 23,4±0,9 25±2 8,2–8,6 –
DBA-80 (“Element Six”), система cBN–Al–Ті 30 5,9 –
DBC50 (“Element Six”), система cBN–ТіC 27,5 3,7 –
DCN450 (“Element Six”), система cBN–ТіN 24,2 4,15 –
* За участю М.Г. Лошака та Л.І. Александрової.
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
233
У групі зразків з диборидом цирконію тріщиностійкість зразка ЛР10 (1750 К, 180 с)
була найвища. Подібна тенденція спостерігалась у зразку ТР-22 серед інших з диборидом
титану.
Обидва зразки отримали тривалим спіканням – протягом 180 с при температурі 1750
К. Характери реакційної взаємодії у цих зразках різні, проте механізм перетворення реальної
кристалічної структури сBN у таких умовах однаковий. Підвищення пластичності свідчить
про те, що сформувалася структура раннього відпалу дефектів. З огляду на найвищу тріщи-
ностійкість 6,4 МПа∙м1/2, досягнуту у зразку ТР10-17ДП після спікання протягом 240 с, до-
ходимо висновку, що резервом підвищення тріщиностійкості в композитах з диборидами
титану–алюмінію і цирконію є збільшення тривалості спікання при температурі 1750 К і тис-
ку 7,7 ГПа. Це пов’язано з відпалом дефектів у кристалічній гратці сBN, що гальмували рух
дислокацій.
Співставлення експериментальних зразків композиту системи cBN–Al–TiB2 з кибори-
том-2 і -3 показує, що композит з диборидом титану поступається обом за тріщиностійкістю,
значимо перевищує твердість кибориту-3 і має резерв для перевищення твердості кибориту-
2.
Результат атестації твердості та тріщиностійкості зразка з дослідно–промислової пар-
тії (ТР10-17ДП) дає змогу припустити, що композит може виявитися конкуренто спромож-
ним щодо відомої марки PCBN фірми «Element Six» – DBA80.
Експрес-випробування ріжучих пластин, виготовлених з дослідних зразків композитів
систем cBN–Al–TiB2 і cBN–Al–ZrN, виконували в лабораторних умовах1 на токарно-
гвинторізальному верстаті моделі ФТ11. Об’єкт випробування – непереточувані ріжучі плас-
тини PCBN, загальна кількість – 9 шт. Матеріал, що оброблювався, – твердий сплав ВК8.
Інструмент: прохідний різець з механічним кріпленням непереточуваних змінних пластин.
Геометричні параметри ріжучого елемента: передній кут = –10°, задній = 10°, кут нахилу
ріжучої кромки = 0. Режими різання: швидкість v = 15м/хв; подача S = 0,1 мм/об.; глибина
різання t = 0,1 мм.
Результати випробування показали, що за певний період роботи знос кращих зразків
ріжучих пластин, виготовлених з дослідних композитів cBN–Al–TiB2 і cBN–Al–ZrN, не
перевищував знос ріжучих пластин з кибориту-2.
Такі самі зразки ріжучих пластин (кількістю 10 шт.) випробовували при точінні сталі
ХВГ HRC57-58 на верстаті моделі 1К62 за режимами різання v = 90 м/хв, S = 0,070 мм/об., t =
0,02 мм, тобто наближеними до тонкого точіння2.
Кращий результат, як за перші 10 хв роботи (період приробки різця), так і за наступні
20 хв, показали композити, у шихті яких містилося 10 % Al, 5 % TiB2 (або 7 % ZrN), тобто з
невеликим вмістом тугоплавких сполук. Це корелює з викладеними вище результатами до-
слідження поверхні зломів у зразках композитів і висновками щодо міцності міжфазних гра-
ниць у композитах з різним вмістом тугоплавких сполук.
Література
1. Application areas for PCBN materials / J. Barry, G. Akdogan, P. Smyth et al. // Industrial
Diamond Rev. – 2006. – V. 66. – N 3. – Р. 46–53.
2. Сверхтвердые материалы: Моногр.: В 6 т. Т. 5: Обработка материалов лезвийным ин-
струментом / Под ред. С.А. Клименко. – К.: «Алкон», 2006. – 316 с.
3. Поликристаллические материалы на основе кубического нитрида бора / Н.В. Новиков,
А.А. Шульженко, Н.П. Беженар и др. // Синтез, спекание и свойства сверхтвердых ма-
териалов: Сб. науч. тр. – К.: ИСМ НАН Украины, – 2005. – С. 122–128.
4. Нова продукція PCBN – свердла з двошарового композита кубічного нітриду бору /
М.П. Беженар, О.О. Шульженко, В.М. Боженок та ін. // Породоразрушающий и ме-
1 Виконував к.т.н. Мельничук Ю.О.
2 Виконував інж. Карась В.І.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
234
таллообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и при-
менения: Сб. науч. тр. – Вып. 10. – Киев: ИСМ им. В.Н.Бакуля, 2007. – С. 184–188.
5. Спекание при высоких давлениях порошков cBN с добавками тугоплавких соедине-
ний / Н.П. Беженар, С.А. Божко, Т.А. Гарбуз и др. // Физика и техника высоких давле-
ний. – 2007. – Т. 17. – № 2. – С. 86–95.
6. Кристаллическая структура диборида алюминия в композитах КНБ, полученных ре-
акционным спеканием при высоких давлениях / Н.П. Беженар, С.А. Божко, Н.Н. Беля-
вина и др. //Доп. НАН України. Матеріалознавство. – 2007. – № 9. – С. 76–80.
7. Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверх-
твердых композитах системы cBN–Al–TiB2 / Н.П. Беженар, С.А. Божко, Т.А. Гарбуз и
др. // Сверхтвердые материалы. – 2008. – №3. – С. 92–95.
8. Дибориди титану/алюмінію в композитах, отриманих реакційним спіканням при ви-
сокому тиску в системі cBN–TiC–Al / М.П. Беженар, С.А. Божко, Т.О. Гарбуз та ін. //
Сверхтвердые материалы. – 2008. – №5. – С. 40–50.
9. Фазовый состав и структура композитов cBN–TiB2–Al, полученных спеканием при
высоком давлении / Н.П. Беженар, Т.А. Гарбуз, С.А. Божко и др. // Физика и техника
высоких давлений. – 2009. – Т. 19. – № 1. – С. 102–115.
10. Моделювання пористої і зеренної структури при двох стадійному спіканні надтвердих
PCBN систем cBN–Al та cBN–TiB2 (TiN)–Al / C. М. Коновал, Т.О. Гарбуз, М.П. Беже-
нар та ін. // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и
технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр.– К.: ИСМ НАН Украины,
2007. – Вып. 11. С. 180–188.
11. Коновал C. М. Неоднорідність структури надтвердих композитів системи cBN–Al //
Надтверді композиційні матеріали та покриття: отримання, властивості, застосуван-
ня: Зб. наук. пр.– К.: ІНМ НАН України, 2008. – С. 23–26.
12. Коновал C. М., Беженар М. П. Структура і властивості надтвердого композиту, одер-
жаного при реакційному спіканні в умовах високого тиску порошків cBN з Al//
Структурна релаксація у твердих тілах: Матер. Міжнар. наук.-практ. конф. 19-21 тра-
вня, 2009 р. – Вінниця, 2009. – С. 100–101.
13. Твердость и электрическое сопротивление композитов системы сBN–Al–TiC (TiN),
полученных реакционным спеканием при высоком давлении / Н.П. Беженар, С.А.
Божко, Л.А. Романко, Н.Н. Белявина // Сверхтвердые материалы. – 2006. – № 3. – С.
34–43.
14. Фізико-хімічна взаємодія в системах cBN–TiB2–Al, cBN–ZrN–AlN під час спікання під
високим тиском і властивості одержаних композитів / Т.О. Гарбуз, О.В. Кріштова,
М.П. Беженар та ін. // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент –
техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. – К.: ИСМ НАН
Украины, 2007. – Вып. 10. – С. 320–27.
15. Беженар Н.П., Нагорный П.А., Боженок В.Н. Твердость и абразивная стойкость кера-
мики на основе кубического нитрида бора и возможности их повышения // Породо-
разрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его из-
готовления и применения: Сб. науч. тр. – К.: ИСМ НАН Украины, 2004. – Вып. 7. – С.
164–168.
16. Фізико-механічні властивості композитів системи cBN–Al залежно від густини, фазо-
вого складу і структури / М.П. Беженар, М.Г. Лошак, О.О. Шульженко та ін. // Поро-
доразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его
изготовления и применения: Сб. науч. тр.– К.: ИСМ НАН Украины, 2008. – Вып. 11. –
С. 164–171.
Надійшла 17.06.09
|