- •1.1. Реологія, кінетика і механізми спікання при високих тисках
- •1.2. Пластична деформація і перспективи деформаційного зміцнення полікристалів кнб.
- •1.3. Хімічний склад приповерхневого шару в порошках і процеси гетеродифузії в кристалічній гратці кнб.
- •1.4. Композиційні надтверді матеріали на основі щільних модифікацій нітриду бору
- •Pcbn – продукція деяких зарубіжних фірм (інструментальні матеріали для лезової обробки) [75].
- •Характеристики амбориту – продукції pcbn фірми Де Бірс [76-78].
- •Характеристики меганіта – продукції pcbn фірми Мегадаймонд [75].
- •1.5. Висновки і постановка задач дослідження.
Pcbn – продукція деяких зарубіжних фірм (інструментальні матеріали для лезової обробки) [75].
Група |
Марка |
Фірма |
Призначення |
Оброблювані матеріали |
I |
AMB90 |
Де Бірс |
Чорнова обробка |
Сталі (45-65 HRC), ніхард, мартенситний чавун, білий високохромистий чавун, перлітний сірий чавун, нержавіюча мартенситна сталь, швидкоріжуча сталь, сплави на основі Ni, Co, Fe. |
МN-100 |
Мегадаймонд |
|||
II |
DBA80 |
Де Бірс |
Чорнова і напівчистова обробка |
|
MN-90 |
Мегадаймонд |
|||
BZN 6000 |
Дженерал Електрик |
|||
BN100 |
Сумітомо Електрик |
|||
III |
DBC50 |
Де Бірс |
Фінішна обробка |
Високоміцні сталі, покриття на базі Ni, Co, Fe, жароміцні сплави, чавуни. |
DBN45 |
||||
MN-50 |
Мегадаймонд |
|||
BZN 8100 |
Дженерал Електрик |
|||
BN250 |
Сумітомо Електрик |
Таблиця 1.2
Характеристики амбориту – продукції pcbn фірми Де Бірс [76-78].
Марка |
AMB90 |
DBA80 |
DBC50 |
DBN45 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
КНБ,% (середнє значення) |
90 |
80 |
50 |
45 |
Розмір зерен (вихідного КНБ), мкм |
8 |
6 |
2 |
1 |
Склад зв’язки (поелементний хімічний або фазовий) |
Сполуки Al |
Сполуки Ti та Al |
TiC |
TiN |
Густина, г/см3 |
3,42 |
3,52 |
4,28 |
|
Межа міцності при стискуванні, ГПа |
2,73 |
- |
3,55 |
- |
Тріщиностійкість, МПам1/2 |
6,4 |
5,9 |
3,7 |
2,5 |
Твердість за Кнупом, ГПа |
31,5 |
30 |
27,5 |
- |
Модуль Юнга, ГПа |
680 |
649 |
587 |
- |
КТР, 10-6 К-1 |
4,9 |
4,6 |
4,7 |
- |
Теплопровідність, Втм-1 К-1 |
100 |
85 |
44 |
- |
Коефіцієнт зносостійкості |
1,90 |
1,76 |
1,34 |
1,42 |
Форма виробу: одношарові пластини |
так |
ні |
Ні |
Ні |
Форма виробу: пласт. на підкладці з ВК |
ні |
так |
так |
Так |
Максимальний діаметр пластин, мм |
101,6 |
50,8 |
50,8 |
- |
Товщина шару КНБ |
3,18– 6,35 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
Спосіб порізки пластин |
Лазер |
лазер |
ЕІО*) |
ЕІО |
*) ЕІО – електроіскрова обробка
Таблиця 1.3
Характеристики меганіта – продукції pcbn фірми Мегадаймонд [75].
Марка |
MN-100 |
MN-90 |
MN-50 |
КНБ,% (середнє значення) |
>90 |
90 |
50 |
Розмір зерен (вихідного КНБ), мкм |
10 |
5 – 10 |
2 – 3 |
Склад зв’язки (поелементний хімічний чи фазовий) |
Si-Al |
Co |
TiCN |
Межа міцності при стискуванні, ГПа |
3,50 |
||
Межа міцності при поперечному згині, МПа |
860-1200 |
||
Модуль Юнга, ГПа |
655 |
||
Коефіцієнт Пуассона |
0,20 – 0,22 |
||
Густина, г/см3 |
4,00 – 4,20 |
||
КТР, 10-6 К-1 |
3,2 – 4,2 |
||
Теплопровідність, Втм-1 К-1 |
110-200 |
||
Швидкість звуку, м/с |
13 400 |
||
Електроопір, Омм |
10-2 |
||
Коефіцієнт тертя |
0,10 – 0,15 |
||
Тріщиностійкість, МПам1/2 |
7,2 |
6,0 |
4,1 |
Твердість за Вікерсом, ГПа |
30 |
28 |
27 |
Форма виробу: одношарові пластини |
так |
ні |
Ні |
Форма виробу: пласт. на твердосплавній підкладці |
ні |
так |
Так |
Максимальний діаметр пластин, мм |
- |
19 |
26 |
Товщина шару КНБ |
3,18-4,75 |
0,9-1,6 |
0,9-1,6 |
Спосіб порізки пластин |
Лазер |
ЕІО |
ЕІО |
Перспективність розширення розробок матеріалів третьої групи підтверджується створенням і випуском фірмою Де Бірс нового матеріалу DBN45 [78]. Він відрізняється від DBC50 насамперед використанням в шихті субмікронних порошків КНБ при подальшому зменшенні їхнього процентного вмісту (45% замість 50%), а також складом зв’язки (TiN замість TiC). Наслідком цього стало підвищення зносостійкості (зниження абразивного зносу різця) при зниженні тріщиностійкості (збільшення ймовірності руйнування різців за рахунок сколів). Така альтернатива при чистовому точінні в умовах невисоких навантажень є, напевне, сприятливою.
Тенденція розширення номенклатури PCBN-виробів в більшості зарубіжних фірм за рахунок геометрії вставок (круглі, трикутні, квадратні, ромбічні і т.д.), збільшення діаметра круглих пластин (відповідно лінійних розмірів багатокутних), а також товщини пластин, в основному вичерпана всією номенклатурою, передбаченої міжнародними стандартами на ріжучі пластини з твердого сплаву, ріжучої кераміки, PCD і PCBN. Розробки в напрямку збільшення діаметру пластин, які одержують при спіканні з використанням техніки високих тисків і високих температур, пов'язані з економічною перевагою. Пластини великого діаметра, як правило, використовують для одержання лазерної порізкою вставок менших діаметрів і лінійних розмірів. Максимальний розмір пластин серед PCBN-виробів отриманий у фірмі Де Бірс: AMB90 – діаметр 101,6 мм, товщина 6.35 мм [78].
Розвиток досліджень і виробництва композитів КНБ в світовій практиці йде в напрямку створення матеріалів інструментального призначення. В номенклатурі PCBN-виробів не значаться конструкційні матеріали. Вимоги до таких матеріалів – не тільки високі фізико-механічні, іноді і особливі експлуатаційні властивості. Геометрія таких виробів в загальному випадку відрізняється від геометрії пластин, а в кожному конкретному залежить від специфіки конструкцій. Необхідною умовою таких розробок мають бути дослідження температурних полів, умов ізостатичності в робочому об’ємі АВТ і т.д.