HP-HT-спекание, микроструктура и свойства B₆O-, TiC-содержащих композитов на основе сBN

Abstract

Изучена возможность использования в качестве связки в композитах с низким содержанием сBN сверхтвердого субоксида бора B₆O, характеризующегося более высокими механическими характеристиками, чем TiC, широко используемый в коммерческих материалах. С помощью аппарата высокого давления типа “тороид” при давлении 7,7 ГПа в диапазоне температур от 1500 до 2000° С были синтезированы композиты с содержанием сBN 60 % (по объему) и различным составом связок, включающих В6О и TiC. С использованием электронной микроскопии, а также ретгенофазового анализа, изучены микроструктура, фазовый и элементный состав полученных композитов. Методом индентирования изучены их механические свойства. Установлена работоспособность синтезированных композитов при точении закаленной холодноштамповой стали.

Вивчено можливість використання в якості зв’язки в композитах з низьким вмістом cBN надтвердого субоксиду бору B₆O, який характеризується вищими за TiC, що широко використовується у комерційних матеріалах, механічними властивостями. За допомогою апарату високого тиску типу “тороїд” під тиском 7,7 ГПа у діапазоні температур від 1500 до 2000 °С було синтезовано композити із вмістом сBN 60 % (за об’ємом) і різним складом зв’язок, які включають в себе B₆O і TiC. З використанням електронної мікроскопії, а також ретгенофазового аналізу, вивчені мікроструктура, фазовий та елементний склад отриманих композитів. Методом індентування вивчено їх механічні властивості. Встановлено роботоздатність синтезованих композитів під час точіння загартованої холодно штампової сталі.

The article presents a study of the potential for the use of B₆O superhard boron suboxide as a binder in composite materials with a low cBN content. Superhard B₆O is characterized by higher mechanical properties than TiC widely used in commercial materials today. Composites containing 60 vol % cBN and different binder compositions that included B₆O and TiC have been sintered in a toroid-type high-pressure apparatus at a pressure of 7.7 GPa in a temperature range from 1500 to 2000°C. The microstructure, phase and elemental composition of the sintered materials have been examined via electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Mechanical properties have been analyzed via indentation techniques. The performance of the cutting tools produced from the sintered composites has been evaluated in turning hardened cold work tool steel.