Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз

Using results of thermodynamic researches, some features of formation of structure of composite WC–Co–diamond are considered. The special attention is turned on occurrence of stability of liquid layers in these materials.

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
1. Verfasser:	Давиденко, С.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2010
Schriftenreihe:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Schlagworte:	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23479
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:	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз / С.А. Давиденко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 518-521. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23479
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-234792025-06-03T16:03:55Z Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз Давиденко, С.А. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Using results of thermodynamic researches, some features of formation of structure of composite WC–Co–diamond are considered. The special attention is turned on occurrence of stability of liquid layers in these materials. 2010 Article Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз / С.А. Давиденко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 518-521. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23479 669.018.25 ru 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	Russian
topic	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
spellingShingle	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Давиденко, С.А. Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	Using results of thermodynamic researches, some features of formation of structure of composite WC–Co–diamond are considered. The special attention is turned on occurrence of stability of liquid layers in these materials.
format	Article
author	Давиденко, С.А.
author_facet	Давиденко, С.А.
author_sort	Давиденко, С.А.
title	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз
title_short	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз
title_full	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз
title_fullStr	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз
title_full_unstemmed	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз
title_sort	об устойчивости жидкой прослойки в композиции wc–co–алмаз
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23479
citation_txt	Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз / С.А. Давиденко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 518-521. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT davidenkosa obustojčivostižidkojproslojkivkompoziciiwccoalmaz
first_indexed	2025-11-24T07:18:25Z
last_indexed	2025-11-24T07:18:25Z
_version_	1849655249659232256
fulltext	Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 518 7. Башков В.М., Кацев П.Г. Испытания режущего инструмента на стойкость. – М: Ма- шиностороение, 1985. 8. Фальковский В. А., Клячко Л. И.. Твердые сплавы. – М.: Изд. дом «Руда и металлы», 2005. 9. Байрамов Ч. Г. Природа изнашивания твердосплавного режущего инструмента. – Ба- ку: Элм, 2000. 10. Мацевитый В. М., Казак И. Б., Спольник А. И. Схватываемость и другие физические факторы, определяющие различную обрабатываемость металлов и сплавов при реза- нии// Матер. Науч.-техн. конф. «Интерпартнер 2005». – 2005.– С. 231–240. 11. Лоладзе Т. Н. Износ режущего инструмента. – М.: Машиностроение, 1981. Поступила 08.06.10 УДК 669.018.25 С. А. Давиденко Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев ОБ УСТОЙЧИВОСТИ ЖИДКОЙ ПРОСЛОЙКИ В КОМПОЗИЦИИ WC–Co–алмаз Using results of thermodynamic researches, some features of formation of structure of com- posite WC–Co–diamond are considered. The special attention is turned on occurrence of stability of liquid layers in these materials. Введение Проблему создания композиции твердого сплава WC–Co–алмаз можно представить в виде двух блоков: первый включает формирование структуры непосредственно сплава WC– Co, второй – взаимодействие полученной структуры сплава WC–Co с частицами алмаза. Особый интерес представляют крупные включения алмаза размером 100–500 мкм, исполь- зуемые в буровом инструменте [1]. В композиции WC–Co–алмаз одной из центральных проблем является удержание ал- мазной частицы в твердосплавной матрице. Эта проблема успешно решается, если во время жидкофазного спекания вокруг алмазной частицы образуется жидкая прослойка расплава металла. Условия устойчивости прослойки жидкости в двух- и трехфазных системах ―твер- дое тело – жидкость‖ обоснованы в работах [2, 3]. В настоящей работе исследуем влияние структуры и состава твердых сплавов WC–Co на образование прослойки расплава кобальта вокруг алмазной частицы. Образование прослойки жидкости в композиции WC–Co–алмаз Исследования выполнены на модели композиции, состоящей из частиц карбида вольфрама 1, алмазной частицы 2, расплава кобальта 3 и газообразной фазы 4 [3]. Согласно этой модели алмазная частица находится в твердосплавной матрице WC–Co, нагретой до температуры, превышающей температуру плавления кобальтовой связки. В исходном со- стоянии рассматриваемой системы частица алмаза окружена прослойкой расплава кобальта, в конечном состоянии показано начало обнажения алмазной частицы. РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 519 а б Модель композиции с алмазной частицей: 1 – частица WC, 2 – частица алмаза, 3 – расплав кобальта, 4 – газ, δ – толщина прослойки В изделиях, изготовленных из спеченных твердых сплавов WC–Co при температуре, превышающей температуру плавления связки, существует давление миграции , физически называемое давлением всасывания [4]. Таким образом, на прослойку жидкости на рисунке б действует капиллярное давление Pк, которое стремится удержать жидкость в капилляре, об- разованном матрицей и алмазной частицей, и давление миграции , которое стремится всо- сать жидкость в твердосплавную матрицу. Если П  Рк, то независимо от угла смачивания алмаза жидкость уйдет из полости в твердосплавную матрицу WC–Co и алмазная частица останется обнаженной. Если П  Рк, алмазная частица будет окружена прослойкой металли- ческого расплава, что гарантирует удержание в матрице WC–Co. Из равенства П = Рк опре- деляют критическую толщину прослойки жидкости кр. При   кр жидкость уходит в твер- досплавную матрицу, а при   кр алмазная частица окружена прослойкой жидкости. Давление миграции рассчитывается по формуле [4] П = )2( 3 1 1311 11    g V S , где S11 – изменение площади контактной поверхности частиц WC при проникновении жид- кости из прослойки в матрицу; V – объем жидкости, проникший в матрицу; 11, 13 – по- верхностное натяжение соответственно на поверхности контактной WC/WC и межфазной WC/Co; g – коэффициент, учитывающий изменение геометрической формы частиц при про- никновении жидкости в матрицу. Капиллярное давление описывается выражением     cos к k Р , где k – коэффициент формы капилляра, Θ – краевой угол смачивания. Критическое значение кр находят из равенства    cos кр 34 k = )2( 3 1 1311 11    g V S . (1) При обнажении полости образуется капилляр со стенками из различных материалов на рисунке б и, следовательно, имеем два краевых угла смачивания металлическим распла- вом: один – для алмазной частицы и второй – для карбидной. В выражении (1) используется меньшее значение угла , т. е. учитывается наиболее высокое капиллярное давление. В сис- теме WC–Co краевой угол смачивания карбида вольфрама расплавом кобальта равен нулю [5]. Следует иметь в виду, что при температуре существования жидкой фазы в сплаве WC– Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 520 Cо происходит полиморфное превращение алмаз  графит. Краевой угол смачивания гра- фита расплавом кобальта равен 48 [6]. В правой части равенства (1) размещено выражение давления миграции , в левой – капиллярного давления Рк. Для расчета значения кр использовали значения давления мигра- ции  (см. таблицу), приведенные в [4]. Поверхностное натяжение расплава кобальта приня- ли равным 1,55 Н/м [7] . Показатели различных спеченных твердых сплавов Спеченный твердый сплав Состав, мас. % Содержание жидкой фа- зы, об. % Площадь удельной поверх- ности WC, мкм 2 /мкм 3 Давление миграции П, МПа Толщина прослойки кр, мкм Co WC WC-4Co 3,85 96,15 9,1 2,9 0,700,09 2,2 WC-6CoM 5,90 94,10 13,8 3,6 0,730,06 2,1 WC-6Co 5,90 94,10 13,8 3,0 0,560,05 2,8 WC-6CoB 5,90 94,10 13,8 2,0 0,400,03 3,9 WC-8Co 7,60 92,40 17,5 3,2 0,520,04 3,0 WC-8CoB 8,20 91,80 18,7 2,1 0,360,03 4,3 WC-10Co 9,65 90,35 21,8 2,9 0,390,03 4,0 WC-10CoM 10,00 90,00 22,5 4,3 0,620,04 2,5 WC-11CoB 11,08 88,92 24,6 2,0 0,240,03 6,5 WC-15Co 14,30 85,70 31,1 2,6 0,250,02 6,2 Результаты сопоставления значений кр для сплавов WC–4Co, WC–6Co, WC–8Co, WC–10Co, WC–15Co показывают, что при увеличении содержания кобальта в спеченных твердых сплавах толщина устойчивых прослоек кобальта увеличивается, при уменьшении размера частиц WC (сплавы WC–6CoВ, WC–6Co, WC–6CoМ) – уменьшается. Приведенные в таблице, значения кр, можно использовать для определения толщины ме- таллических покрытий при изготовлении металлизированных алмазных частиц для композиции WC–Co–алмаз. Очевидно, формировать покрытия толщиной более кр нецелесообразно. Из анали- за действующих на жидкую прослойку сил следует, что внешнее давление способствует формиро- ванию более толстых прослоек жидкости вокруг алмазной частицы. Выводы Разработаны научные предпосылки формирования устойчивых прослоек кобальта во- круг алмазных частиц в композиции WC–Co–алмаз, позволяющие прогнозировать получение требуемых структур. Литература 1. Бондаренко Н. А., Жуковский А. Н., Мечник В. А. Основы создания алмазосодержа- щих композиционных материалов для породоразрушающих инструментов. – К.: Изд- во ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины, 2008. – 456 с. 2. Лисовский А. Ф. Устойчивость жидких металлических прослоек в процессе спекания гетерофазных композиций. I. Двухфазные системы // Порошковая металлургия. – 1991. – № 1. – С. 11–17. 3. Лисовский А. Ф. Устойчивость жидких металлических прослоек в процессе спекания гетерофазных композиций. IІ. Трехфазные системы // Порошковая металлургия. – 1991. – № 3. – С. 20–22. РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 521 4. Лисовский А. Ф. Формирование структуры композиционных материалов при обра- ботке металлическими расплавами. – К.: Наук. думка, 2008. – 198 с. 5. Чапорова И. Н., Чернявский К. С. Структура спеченных твердых сплавов. – М.: Ме- таллургия, 1975. – 246 с. 6. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах. – К.: Наук. думка, 1972. – 196 с. 7. Влияние легирования на поверхностное натяжение металлов группы железа / В. И. Туманов, В. Ф. Функе, Л. И. Беленькая, Л. Г. Усольцева // Изв. АН СССР, ОТН ―Ме- таллургия и топливо‖. – 1962. – № 6. – С. 43–48. Поступила 18.03.2010 УДК 621.922 В. С. Гаврилова, И. Ю. Ростоцкий; В. Н. Ткач, канд. физ.-мат. наук; А. Г. Довгань, Е. Ф. Кузьменко Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев ТЕРМОСТОЙКОСТЬ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ The structure and thermal properties of the developed antifriction polymer composite based on heat-resistant polymers and fillers are described. Composite is used as a coating of titanium and its alloys details for their high durability by friction. The upper limit of the operational temperature range of composite is 250 °C Введение Антифрикционные износостойкие покрытия и самосмазывающиеся композиционные ма- териалы широко применяют для обеспечения надежной работы пар трения, работающих в особо экстремальных условиях. Широкое применение таких материалов обусловлено прежде всего их специфическими особенностями: высокой смазочной способностью, химической стойкостью, способностью обеспечивать смазочное действие в широком интервале температур. Разработанное в Институте сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины антифрикционное полимерное покрытие для многоциклового деформирующего протягива- ния деталей из титановых сплавов [1] обладает высокой твердостью (0,22–0,25 ГПа) и повы- шенными антифрикционными свойствами. Так, при применении этого покрытия удельная сила трения (сила трения, отнесенная к площади контакта инструмента с обрабатываемым изделием), которая является показателем антифрикционных свойств, уменьшается в 1,3 раза по сравнению с покрытием из дисульфида молибдена [2], что существенно снижает осевые силы протягивания при применении этого покрытия. При формировании полимерного композита (ПК) выбор связующего, наполнителя и от- вердителя был направлен прежде всего на достижение высокого уровня физико-механических свойств ПК за счет создания высокоэластичного состояния полимера [3]. Разработанный ПК имеет адгезионную прочность при сдвиге ηв = 40,1 МПа и отрыве ζотр = 53,5 МПа, а также сле- дующие предельные показатели при одноосном растяжении: разрушающее напряжение ζр = 82,8 МПа, деформацию при разрыве εр = 3,7 %, модуль упругости E = 1,4 ГПа. Покрытие из разработанного ПК на втулках из титановых сплавов при технологиче- ских испытаниях методом многоциклового пластического деформирования выдержало кон- тактные давления до 2,2 ГПа [4, 5]. При этом визуально не обнаружено дефектов на забор- ном конусе протягивающего инструмента, а также механической и термической деструкции

Об устойчивости жидкой прослойки в композиции WC–Co–алмаз

Institution

Ähnliche Einträge