Вплив добавки VC-Al на структуру та фазовий склад надтвердих матеріалів на основі cBN

Abstract

Шляхом термобаричного спікання отримано керамо-матричний композиційний матеріал на основі кубічного нітриду бору з добавками карбіду ванадію та алюмінію. Спікання проведено в умовах високого тиску (7,7 ГПа) в широкому діапазоні температур (1450–2450 °С). Об’єктом дослідження обрано три композиції з вмістом cBN 50, 60 та 65 об.%, 5 об.% алюмінію введено в суміш, як гетер кисню. У роботі представлено результати дослідження фазового складу, мікроструктур та механічних властивостей. Варіювання вмісту добавки практично не впливає на модуль зсуву композитів, найвищі значення мікротвердості отримано в композитах, спечених в температурному інтервалі 1850-2150 °С. За підвищених температурах спікання виявлено формування оксиду алюмінію в усіх досліджуваних системах. Розроблені композити за своїми механічними властивостями наближаються до комерційних аналогів матеріалів групи BL та можуть використовуватися для високошвидкісної обробки сплавів на основі заліза.

Путем термобарического спекания получено керамо-матричный композиционный материал на основе кубического нитрида бора с добавками карбида ванадия и алюминия. Спекания проведено в условиях высокого давления (7,7 ГПа) в широком диапазоне температур (1450-2450°С). Объектом исследования выбраны три композиции с содержанием cBN 50, 60 и 65 об.%, 5 об.% алюминия введено в смесь в качестве гетера кислорода. В работе представлены результаты исследования фазового состава, микроструктур и механических свойств. Варьирование содержания добавки практически не влияет на модуль сдвига композитов, высокие значения микротвердости получено в композитах, спеченных в температурном интервале 1850–2150 °С. При повышенных температурах спекания обнаружено формирование оксида алюминия во всех исследуемых системах. Разработанные композиты по своим механическим свойствам приближаются к коммерческим аналогам материалов группы BL и могут использоваться при высокоскоростной обработке сплавов на основе железа.

Ceramic matrix materials based on cubic boron nitride with additives of vanadium carbide and aluminum were obtained by high pressure high temperature sintering. Sintering was carried out under pressure 7.7 GPa, in the wide temperature range of 1450-2450 °C. Three compositions containing 50, 60 and 65 vol.% of cBN were selected for investigation, 5% by volume of aluminum introduced into the mixture as oxygen geter. This paper presents the results of the study of the phase composition, microstructures and mechanical properties. It was found that the variation of the additive content has no effect on the shear modulus of composites, the highest values of microhardness were obtained in composites sintered in the temperature range of 1850 - 2150 °C. Formation of aluminum oxide were detected in all studied systems when sinterinf temperature was higher than 2000 °C. Mechanical properties of developed materialsclose to commercial analogues of BL group materials. Cutting tool materials in system cBN-VC-Al can be used at high-speed processing of alloys on the basis of iron.