Помимо высокого значения твердости инструментальные материалы должны обладать и другими свойствами – прочностью, теплопроводностью, термостойкостью и др.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
Серія: Технічні науки 26 УДК 621.762:621.921 DOI: https://doi.org/10.26642/tn - 2017 - 2 ( 80 ) - 26 - 34 П.А. Витязь, академ . , д.т . н., проф . В.Т. Сенють, к .т. н. Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск М.Л. Хейфец , д.т.н., проф. ГНПО «Центр» НАН Беларуси, Минск А.Н. Москаленко , к.т.н. ЧУП «Азид» , Минск В.В. Закоржевский , к.т.н. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка Производство наноструктурных инструментал ь ных материалов н а основе кубического нитрида бора На основе выполненных исследований разработаны технологии спекания в условиях высоких давлений и температур широкой гаммы наноструктурных композиционных материалов инструме н тального назначения с ис пользованием микро - , субми кро - и наноструктурных порошков c BN и нанопорошков тугоплавких соедин е ний. Разработаны процессы химического модифицирования микро - , нано - и ультрадиспер с ных порошков плотных (вюрцитной и кубической) фаз BN. По новым технологическим пр о цессам спекания и син теза в условиях высоких давлений и температур получены композ и ционные и поликристаллические сверхтвердые материалы на основе cBN с высокодисперсной структурой и минимальным количес т вом св язующих и активирующих добавок. Ключевые слова : высокие давления и те мпературы; тугоплавкие соединения; наноструктурные порошки cBN ; сверхтвердые материалы. Введение . Современный подход к получению поверхностных слоев прецизионных деталей машин, приборов и изделий, производительн о сти и себестоимости их обработки предполага ет развитие новых и совершенствование известных методов формирования поверхности. Наиболее значимые тенденции в современной технологии обработки резанием, такие как замена шлифования ле з вийной обработкой для деталей высокой твердости, обработка без примене ния охлаждающих жидкостей или с минимальным смазыванием, микрообработка поставили задачу увеличения эксплуатацио н ных характеристик инструментальных материалов, прежде всего, твердости, трещиносто й кости, термостойкости [1]. Физико - механические свойства инст румента, шероховатость и точность обрабатываемых резанием изделий зависит при прочих равных условиях от размеров зерен и кристаллитов используемых при его изготовлении матери а лов. Реализация перечисленных тенденций возможна за счет применения инструмента из консолидированных тугоплавких и сверхтвердых наноструктурных композиционных материалов на основе сверхтвердых фаз нитрида б о ра, т.к. переход к нанометровому диапазону предполагает как повышением физико - механических свойств си н тезируемых сверхтвердых мат ериалов, так и эксплуатационных характеристик инструмента на их осн о ве [2]. Поэтому создание и производство сверхтвердых поликристаллов из порошков плотных форм нитрида бора (кубического c BN и /или вюрцитного w BN) с нано - и субмикро кристаллической структуро й является актуальной практической з а дачей. Ц елью настоящей работы является разработка новых подходов и технологических решений при синтезе инструментальных наноструктурных материалов на основе кубической модификации BN . Особенности получения, структуры и свойств поликристаллических сверхтвердые материалы (ПСТМ) на основе сBN . В промышленном производстве различных изделий постоянно используются материалы с повышенными прочностью, твердостью, износостойкостью, что вызывает определе н ные трудности при их мех анической обработке [3 ]. Данное обстоятельство обуславливает необходимость создания эффективных материалов для режущего инструмента. Сущес т вующие сверхтвердые материалы – алмаз и кубический нитрид бора ( сBN ) по тверд о сти превышают большинство конструкционн ых материалов в 2 – 5 раз и в значительной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к режущим инструментам большинства совр е менных отраслей промышленности. Промышленностью производится широкая гамма так называемых поликристаллических сверхтвердых матери алов – ПСТМ на основе сBN . Основу их структуры составляют, как правило, микропорошки сBN каталитического синтеза. П о мимо высокого значения твердости инструментальные материалы должны обладать и др у гими свойствами – прочностью, теплопроводностью, термостойк остью и др. Управление проце с сами формирования структуры поликристаллов позволяет создавать материалы с требу е мыми сочетаниями свойств [ 4, 5 ]. © П.А. Витязь, В.Т. Сенють, М.Л. Хейфец, А.Н. Москаленко, В.В. Закоржевский, 2017 ISSN 1728 - 4260 ВІСНИК ЖДТУ. 201 7 . № 2 (80) 27 Технологии изготовления ПСТМ из сBN предполагают воздействие высоких давлений (5 – 12 ГПа) и температур (1500 – 2600 К) на порошки BN различной дисперсности и фазового состава [ 6 ]. Классификация ПСТМ основана на способе их получения и особенностях стру к туры [ 7 ]. В отличие от монокристаллов природного алмаза и сBN , которые при приложении н а грузки разрушаются в основном в направлении приложения силы по плоскостям спайности, о б разцы из поликристаллического сBN разрушаются на несколько частей путем образования р а диальных трещин в направлении перпендикулярном направлению действия силы. ПСТМ на основе сBN из - за своей структур ы значительно лучше монокристаллов сопротивляются уда р ным нагрузкам и, несмотря на меньшую твердость по сравнению с природным алмазом, имеют более выс о кие значения пределов прочности на растяжение и поперечный сдвиг. При этом ударная прочность поликристалл ов зависит от размеров зерен и с их увеличением снижае т ся. В качестве добавок и связок при спекании используют отдельные вещества или мног о компонентные композиции. Для производства ПСТМ используется широкий класс матери а лов, включающий практически все туго плавкие металлы, металлоподобные и неметаллические т у гоплавкие соединения, оксиды, а также металлы группы Fe, Al и Si. Все добавки условно можно разделить на две группы: – содержащие металлы и сплавы, обеспечивающие спекание сBN в присутствии жидкой фазы; – со держащие тугоплавкие частицы, которые в процессе спекания не расплавляю т ся. Многокомпонентные композиции состоят из тугоплавких карбидов, карбидонитридов, нитридов, боридов, силицидов переходных металлов групп IVa, Va, VIa Периодической си с темы, их смесей или твердых растворов, металлов или интерметаллидов. При рассмотрении термостойких ПСТМ на основе сBN следует учитывать принадле ж ность материала к одно - или многокомпонентным системам. Термостойкость таких матери а лов определяется как термической устойчиво стью BN, так и изменением свойств связующ е го и примесей. При этом термостойкость композита на воздухе определяется двумя процессами: окисл е нием сBN и wBN кислородом воздуха и обратным фазовым переходом в гексагональный BN (ГНБ, hBN ) . Структурное состояние и состав ПСТМ определяют особенности их деформации и м е ханизм разрушения, прочность и работоспособность при использовании в инструменте. Да н ному классу инструментальных материалов присуще как внутризеренное, так и межзеренное разрушение. Внутризеренное раз рушение свидетельствует о том, что в нем реализуется максимальная прочность зерен сBN . Химические свойства BN во многом определяют во з можность его использования в качестве инструментального материала, поскольку его химическая активность влияет на характер контактного взаимодействия с обрабатываемым м а териалом и окружающей средой. Синтез исходных материалов для получения композитов. В качестве осн о вы композиционных и поликристаллических сверхтвердых материалов были испол ь зованы субмикро - и микропорошки сBN , полученные в Объединенном институте машиностроения НАН Беларуси. Исходные порошки синтезированы из ГНБ с использованием различных активаторов и катализаторов фазового превращения последнего в кубическую модификацию. Так, микропорошок кубического BN с разме ром частиц 4 – 10 мкм получен в системе BN - Mg ; микроп о рошки сBN размером основной фракции 2 – 4 мкм [ 8 ], синтезирован в системе BN – NaN 3 ; субмикропорошки сBN были получены в системах Mg - Al - BN и Al - BN . В п о следнем случае количество вводимой добавки алюминия не превышает 5 мас. %, что позволяет повысить качество и термостойкость порошка. В ряде случаев в качестве добавки дополнительно применяли порошок w BN взрывного синтеза размером до 1,5 мкм. Частицы w BN имеют поликристаллическое строение и состоят из з е рен ра змером около 0,1 – 0,3 мкм с высокой степенью дефектности кристаллической р е шетки. Композиционный наноструктурный порошок нитрид ов кремния и алюминия ( Si 3 N 4 - AlN ) с соотношением Si 3 N 4 / AlN 50/50 мас. %, применяемы й в качестве связу ю щ его , получен в Институт стр уктурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (г. Черноголовка) методом самораспр о страняющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [ 9 ]. Механическую активацию порошков hBN осуществляли в аттриторе вертикального и с полнения при скорости вращения импе ллера 500 и 700 об/мин [ 10 ]. Модифицирование исходных порошков wBN и сBN проводили путем их химико - термической обработки, которая заключается в осаждении на поверхность и диффузионном насыщении поверхностного слоя частиц порошка вольфрамом (W), бором (B), титаном (Ti), алюминием (Al) , взаимодействующими с BN в условиях термобарич е ского спекания [ 11 ]. Изучение особенностей композиционных материалов на основе наноструктурного (ультрадисперсного) с BN до и после модифицирования. Изучали компактируемость наностр уктурированных немодифицированных порошков с BN с размером исхо д ных частиц 0,1 – 0,2 мкм. Порошки были получены из механоактивированного порошка hBN [1 2 ]. Термобарич е скую обработку порошков проводили на аппарате высокого давления типа «тороид», рассч и танном н а давления до 8,0 ГПа. Давления, при которых выполняли эксперименты, составля ли 4,5 – 6,0 ГПа. Перед термобарической Серія: Технічні науки 28 обработкой из исходного п о рошка изготавливали заготовки. Прессование заготовок из ультрадисперсного с BN осущес т вляли в стальной пресс - форме б ез использования связующ его. Диаметр заготовок составил 5 мм, высота заготовок - 6 мм. Усилие прессования сост а вило 300 МПа. Порошок спекали при давлении 6,0 ГПа и температур ах 1600 – 2 0 00 о С. При более высоких температурах спекания в материале наблюда л и образ ование гексаг о нальн ой модификации BN . Микротвердость материала, полученного при оптимальных режимах спекания, находи лась в пределах 10 – 12 ГПа, трещиностойкость состав ила 4 – 5 МПа·м 1/2 . Полученные образцы размалывали в планетарной мельнице и проводили повтор ную термобарическую обработку продуктов размола при тех же режимах спекания . Анализ изображений полученных поликристаллов показал, что материал состоит из з е рен размером 4 – 8 мкм, обладающих блочной субструктурой с размером субзерен 0,5 – 0,9 мкм. При этом кр упных м о нокристаллических зерен на основе первичных частиц с BN в образце отмечено не было, что может свидетельствовать о заторможенности процесс а собирательной рекристаллизации. В спеченном материале не отм е чено образования ГНБ , образцы обладают более высо кой механической прочностью по сравнению с материалом , полученным в р е зультате однократного спекания , что связано с уменьшением их пористости. Микротвердость и трещиностойкость повторно спеченного мат е риала увеличились в 2 раза и составил и 20 – 25 ГПа и 9 – 10 МПа·м 1/2 соответственно . На рис унку 1 представлена изображение структуры излома поликристаллов, полученных по схеме: термобарическое спекание – размол – повторное термоб а рическое спекание. а) б) Рис . 1 . A СМ - изображения структуры излома поликристаллов с BN из механоактивированного порошка hBN после спекания – размола – повторного термобарического сп екания : а) топография, б) картина распределения сил тр е ния. Из анализа данных атомно - силовой микроскопии (АСМ) установлено, что микротвердость образцов и их трещиностойкость увеличиваются с уменьшением пористости и размеров пор. При этом размеры субзерен в зернах cBN остаются приблизительно одинаковыми, т.е. механические хара к теристики по лученных при данных технологических режимах материалов практически не з а висят от субструктуры cBN и определяются пористостью материала. Из приведенных данных видно, что микротвердость образцов и их ударная вязкость снижается с увеличением размера пор. При этом размеры зерен и размеры субзерен ост а ются во всех случаях примерно одинаковыми, т.е. микротвердость материала практически не зависит от субструктуры зерен и определ я ется их общей пористостью. Микротвердость компактов, п о лученных в оптимальных услови ях, составила до 35 ГПа при ударной вязкости до 13 МПа·м 1/2 , что выше, чем у материалов на основе немодифицированных порошков с BN . Проводили также повторное компактирование наноструктурных порошков BN , модифицированных в системах ( Al - B ) и ( W - B ). Термобарич ескую обработку осуществляли в условиях термодинамич е ской стабильности кубической модификации нитрида бора. Материалы с более высокими свойствами был получен при компактировании модиф и цированных порошков с BN . Проводились эксперименты по спеканию поликрист аллов из композиционных порошков с BN - Ti , с BN - W [1 3 ] (рис унок 2 ). ISSN 1728 - 4260 ВІСНИК ЖДТУ. 201 7 . № 2 (80) 29 а) б) Рис . 2 . A СМ - изображения структуры излома поликристаллов поликристаллов с BN из механоактивирова нного порошка hBN : а) с BN – Ti ; б) с BN – W Анализ полученных АСМ изображений позволяет заключить, что размер структурных с о ставляющих (зерен) у поликристаллов из модифицированных порошков ниже, чем из нем о дифицированных вследствие образования по границам зерен с BN боридов и нитридов, то р мозящих рост зерен с BN . При использовании технологических режимов спекания, отличных от оптимальных, в образцах наблюдается либо повышенная пористость (более 10 %), либо происходит рекристаллизация частиц с BN с образование м крупных зерен с BN . Наоборот, в обра з цах, полученных в оптимальных условиях, (например в системе с BN - Al ), формируется туг о плавкий борид алюминия AlB 2 , подавляется образование hBN , сохраняется высокодисперсная структура п о рошка с BN . Проводили термобаричес кое спекание полученных модифицированных субмикро н ных порошков с BN в условиях высоких давлений (2,0 – 5,5 ГПа) и температур (1400 – 2100 о С) по разработанной ранее методике. В результате структурно - фазовых исследований установлены опт и мальные режимы термобариче ского спекания разработанных порошковых шихт. Для с BN , модифицированного двумя компонентами – алюминием и вольфрамом, оптимал ь ная температура спекания находится в пределах 1850 – 1900 о С при давлениях 5,0 – 5,5 ГПа; для с BN , модифицированного тремя элемента ми – алюминием титаном и бором – 1650 – 1700 о С при давлениях 4,0 – 4,5 ГПа. При температурах спекания свыше указанных значен ий при давлениях 4,0 – 5,5 ГПа в материале фиксируется появление гексагональной модифик а ции BN , которое сопровождается значительным снижением плотности поликристаллов с 3,4 г/см 3 до 3,2 – 3,0 г/см 3 в зависимости от длительности изотермической выдержки. Спекание субмикропорошков с BN с нанопорошками тугоплавких соединений, пол у ченными в системе Si 3 N 4 - AlN методом СВС. В качестве связующих компонен тов при пол у чении образцов сверхтвердых композиционных материалов ( КМ ) использовали композиции нанопорошков нитрида алюминия и нитрида кремния, также синтезированные методом СВС. Образцы получали из реакцио н ной шихты, состоящей из микро - и нанопорошков с BN с размерами частиц менее 1 мкм (осно в ная фракция 500/300 нм), wBN с размерами частиц менее 1 мкм и композиционных нанопоро ш ков в системе AlN – Si 3 N 4 в количестве 20 – 40 мас. %. Образцы спекали как из не активир о ванной шихты, так и из шихты после механической активации в аттриторе в среде этил о вого спирта. Спекание проводили при давлении 5,0 – 5,5 ГПа в области температур 1450 – 1750 о С в течение 20 с. Для исследования микроструктуры плоские поверхности образцов подверг а ли алмазному шлифованию, а для выявления АСМ - структур анализировали сколы композ и тов. Анализ КМ после спекания показал, что высота образцов из шихты, подвергнутой акт и вации, была ниже, чем для КМ из не активированной шихты в зависимости от состава на 0,5 – 1,2 мм. Плотность образцов, полученных из акт ивированных порошков, в среднем была выше на 5 % по сравнению с не активированными. Ниже в табл. 1 приведены результаты спекания материала. Плотность образцов определяли методом гидростатического взвешивания в ч е тыреххлористом углероде. Приведенные данные, а также анализ структуры образцов ( рис унок 3 ), полученных из ши х ты, не подвергавшейся механической активации, показали, что большинство композитов, в которых использовали наноразмерные компоненты, не обладают достаточной для КМ пло т ностью при данных парам етрах спекания. Для повышения свойств сверхтвердого материала на о с нове сBN с наноструктурными компонентами необходимо либо повышать давление и температуру спекания, либо использовать модифицированные исходные нанопорошки, что в сочетании с механической ак тивацией шихты позволит значительно улучшить качество реакц и онного спекания КМ. Серія: Технічні науки 30 Таблица 1 . Зависимость плотности и содержания hBN от состава и режимов сп е кания КМ № п/п сBN , мас. % Si 3N4 - AlN (50:50), мас. % Si 3N4 - AlN (80:20), мас. % Р, ГПа Т, оС t, с С одержание hBN, % Плотность образцов, % 1 60 40 - 5,0 1650 20 4,5 91,0 2 60 40 - 5,5 1750 20 3,5 94,0 3 70 30 - 5,0 1650 20 3,0 93,0 4 70 30 - 5,5 1750 20 1,5 95,0 5 80 20 - 5,0 1650 20 2,0 92,0 6 80 20 - 5,5 1750 20 1,0 93,0 7 60 - 40 5,5 1650 20 4, 0 94,0 8 60 - 40 5,5 1750 20 3,0 95,5 9 70 - 30 5,5 1650 20 2,5 95,0 10 70 - 30 5,5 1750 20 2,0 96,5 11 80 - 20 5,5 1650 20 3,0 95,5 12 80 - 20 5,5 1750 20 1,5 97,0 13 60 40 - 5,5 1450 20 0,5 97,5 14 60 - 40 5,5 1650 20 0,5 98,0 15 70 30 - 5,5 1450 20 0,5 98,0 16 70 - 30 5,5 1650 20 0,5 99,0 17 80 20 - 5,5 1450 20 0,5 99,5 18 80 - 20 5,5 1650 20 0,5 98,5 а) б) в ) г ) Рис. 3 . Микроструктура обра зцов на основе и AlN – Si 3 N 4 , полученных при давлении 5 ГПа: а, б – 80 мас. % с BN + 20 мас. % AlN – Si 3 N 4 (50/50 мас. % ); в , г – 60 мас. % с BN + 40 % AlN – Si 3 N 4 (50/50 мас. % ) Получение композитов на основе с BN с мультимодальной структурой. В качестве исходных материалов использовали микропорошки с BN (зернистости 5/3, 7/5 и 10/7 мкм), субмикропоро ш ки сBN зернистостью 0,5/0,3 мкм, а также порошок вюрцитного нитрида бора ( w BN) взрывного синтеза с размерами частиц в пределах 0,3 – 5 мкм произво д ства Запорожского абра зивного комбината. Спекание порошков осуществляли в аппарате высок о го давления «наковальня с лункой» под давлением 5,5 – 6,0 ГПа. Перед спеканием п о рошки подвергались высокотемпературному отжигу в парах галогенидов алюминия (модифицированию) с целью формиров ания диффузионного покрытия зерен п о рошков сBN и w BN. ISSN 1728 - 4260 ВІСНИК ЖДТУ. 201 7 . № 2 (80) 31 Рентгеноструктурный анализ порошка w BN после модифицирования показал кроме w BN наличие в отожженном порошке фаз тугоплавких соединений BN и Al – борид а AlB 2 и нитрид а AlN алюминия, а также оксид а алюмини я нестехиометричного состава . Из рентгеноструктурных исследований спеченных при давлении 5,5 ГПа поликристаллов из модифицированного w BN установлено, что материал наряду с вюрцитной фазой BN также содержит наноструктурный с BN ; при этом содержание cBN увели чивается с ростом температуры и времени спекания . На основе полученных экспериментальных данных по спеканию модифицированного алюминием wBN проводили спекание композицио н ного материала из композиционной шихты, содержащей смес ь модифицированных алюминием ми кроп о рошков с BN различных фракций и wBN . Термодинамические условия спекани я были подобраны таким образом, чтобы пр о изошло полное превращение вюрцитного BN в с BN. С помощью ф азов ого анализ а установ лено , что в р е зультате образует ся многофазный продукт, в ко тором содержится порядка 85 мас. % с BN, тугоплавкие соединения AlB 2 .и AlN – остальное. Композиционный материал имеет высок о дисперсную структуру, в которой мелкие кристаллы тугоплавких соединений и с BN, пол у ченного из вюрцитного BN , цементируют более крупные частицы исходного с BN. На рис унку 4 представлена морфология излома сверхтвердых композитов с мультимодальной структурой на основе шихты с BN+ w BN + Al в зависимости от зернистости с BN. В табл. 2 приведены значения микротвердости и трещиностойкости полученных с верхтвердых композитов в завис и мости от зернистости порошка с BN. а) б ) Рис . 4 . Морфология излома сверхтвердых композитов с мультимодальной с труктурой на основе ши х ты с BN + wBN + Al в зависимости от зернистости с BN : а) 7/5 мкм; б) 5/3 мкм Для сравнения при аналогичных режимах термобарического спекания получали композиционные мат е риалы на основе микропорошков сBN одной фракции (зернистости 5/3, 7/5 и 10/7 мкм) без добавок модифицированного w BN. Таблица 2 Микротвердость и трещиностойкость сверхтвердых композитов с мультимодальной структурой из шихты сBN+ wBN+Al в зависимости от зернист о сти сBN Зернистость сBN, мкм 10/7 7/5 5/3 Микротвердость, ГПа 33 – 35 37 – 40 46 – 48 Коэффициент трещиностойкости К 1 с, МПа м 1/2 11 – 13 12 – 14 14 – 16 Сравнительный анализ полученных данных показал, что микротвердость и трещиностойкость свер х твердых композитов с мультимодальной структурой выше на 30 – 40%, чем у материало в, спеченных из микропоро ш ков сBN одной зернистости. Применение инструмента из наноструктурного сBN . Технология изготовления ко м позиционных материалов на основе нано - и ультрадисперсных порошков КНБ различных модификаций – новое и достаточно перспективное направление в инструментальном прои з водстве, требующее дальнейшего развития и расширения областей применения полученных материалов. При этом одной из основных областей использования таких СТМ традиционно является металлообработка. Режущие свойства композит ов при обработке закаленных сталей определялись для стандартных пластин диаметром 6,3 мм, высотой 3,18 мм. Для инстр у мента, оснащенного неперетачиваемыми Серія: Технічні науки 32 композиционными пластинами, наиболее удобным при испытаниях является критерий износа по задней поверхн ости, а именно шир и на фаски износа. Достоинством рассматриваемого критерия является легкость его измерения с помощью пр о стых приборов. На основании полученных на ЧУП «Азид» (г. Минск) результатов испытаний было установлено, что лучшие эк с плуатационные свой ства показали образцы композиционных режущих пластин с добавкой связующего AlN – Si 3 N 4 , содержа щие сBN в количестве 60 мас. %. При этом увеличение доли сBN свыше приведенного значения приводит к ухудшению режущих свойств инструмента. Лучшие показатели зафикс ированы при температ у ре спекания Т = 1850 о С. Были проведены испытания режущих свойств инструмента c композитами на основе модифицированных алюминием микро - и наноструктурных порошков сBN и w BN . Испытания режущих свойств проводили на заготовке из стали 3 5 ХГСА, закаленной до твердости 60 – 62 HRC э ( рис унок 5 ). Параметр шероховатости Ra поверхности обработанных деталей находится в пределах 0,32 – 0,63, что п о зволяет в ряде случаев на этапе чистовой обработки исключить операцию шлифования. Рис . 5 . Обработка заготовки из стали 35 ХГСА металлообрабатывающ им инструмент ом с пластинами из сверхтвердого наноструктурного КМ, з а крепленными к державк е методом вакуумной пайки Таким образом, результаты испытаний показали, что п рактическое использование проведенных ис следований будет способствовать ра с ширению областей применения, увеличению удельного веса и рациональному использов а нию прогрессивных инструментов в металлообработке, а также повышению производител ь ности и качества лезвийной обработки изделий машиностроени я . Заключение . На основе выполненных исследований разработаны технологии спекания в условиях высоких давлений и температур широкой гаммы наноструктурных композиционных материалов инструме н тального назначения с использованием микро - , субмикро - , и нанострукт урных порошков сBN и нанопорошков тугоплавких соедин е ний. Разработаны процессы химического модифицирования микро - , нано - и ультрадиспер с ных порошков плотных (вюрцитной и кубической) фаз BN. По новым технологическим пр о цессам спекания и синтеза в условиях высоких давлений и температур получены композ и ционные и поликристаллические сверхтвердые материалы с высокодисперсной структурой и минимальным количес т вом связующих и активирующих добавок, в которых не отмечено присутствия гексагонального и вюрцитного нитр идов бора. Такие материалы характеризую т ся повышенной на 30 – 40 % твердостью и трещиностойкостью по сравнению с композитами на основе микроп о рошков сBN. Список использованной литератур ы : 1. Инструменты из сверхтвердых материалов / Г. П. Богатырева и др. ; под ред. Н. В. Новикова . – М. : Машиностроение, 2005. – 555 с. 2. Наноалмазы детонационного синтеза: пол учение и применение / П.А. Витязь, В.И. Жорник, А.Ф. Ильющенко, В.Т. Сенють, А.И. Комаров, А.П. Корж е невский, А.В. Ивахник ; п од общ. ред. П.А. Витязя . – Минск : Бел. н а вука, 2013. – 381 с. 3. Твердосплавные инструменты в процессах механической обработки / под . р ед. Н.В. Новикова , С. А. Клименко . – К. : ИСМ им. В. Н. Бакуля , 2014. – 318 с. ISSN 1728 - 4260 ВІСНИК ЖДТУ. 201 7 . № 2 (80) 33 4. Технологии производства инструментов с пластинами из наноструктурных свер х твер дых материалов / П.А. Витязь, В.Т. Сенють, И.В. Валькович, М.Л. Хейфец // Процеси механiчноi обробки в машинобудованнi : з б . н аук . праць / в iдпов . ред. Г.М. Виговський . – Ж и томир : ЖДТУ, 2011. – № 10. – С. 88 – 98. 5. Витязь П.А. Синтез и применение нанострукту рных сверхтвердых материалов инс т рументального назначения / П.А. Витязь, В.Т. Сенють // Извест ия НАН Беларуси. Серия : Ф из. - техн. н аук и. – 2015. – № 3. – С. 60 – 76. 6. Получение, свойства и применение порошков ал маза и кубического нитрида бора / В.Б. Шипило , Е .В. Звонарев , А.М. Кузей, А.С. Старовойтов, В.А. Зайцев, А.Г . Горлач ; п од ред. П.А. Витязя . – Мн. : Бел. навука. – 2003. – 335 с. 7. Шульженко А.А. Поликристаллические сверхтвердые материалы в режущем инструменте. Ч . 1 / А.А. Шульженко, С.А. Клименко // Инст рументальный свет. – 1999. – № 4 – 5. – С.14 – 16. 8. Синтез кубического нитрида бора в системе BN - NaN 3 / Л.М. Гамеза, П. А. Витязь, Я.В. Антонович, Е.И. Мосунов, В.Т. Сенють, Л.С. Унярха // Порошковая метал лургия : с б. науч. тр. – Минск, 2015. – № 38. – С. 115 – 1 18. 9. Сенють В.Т. Спекание композиционных материалов на основе микро - и субмикр о порошков кубического BN и наноструктурных нитридов титана и алюминия / В.Т. Сенють // Известия НАН Беларуси. – 2015. – № 4. – С. 35 – 40. 10. Болдырев В. В. Механохимия и механическая а ктивация твердых веществ / В.В. Болдырев // Успехи химии . – 2006. – Т. 35 , № 3. – С. 203 – 216. 11. Витязь П.А. Синтез и применение сверхтвердых м а териалов / П.А. Витязь, В.Д. Грицук, В.Т. Сенють . – Минск : Белорусская наука, 2005. – 359 с. 12. Исследование структур ных особенностей нитрида бора после механоактивации в аттриторе и планетарной мельнице / В.Т. Сенють, С.А. Ковалева, Т.В. Гамзелева и др угие // Химия в интересах устойчивого ра з вития. – 2016. – Т. 24, № 2. – С. 169 – 175. 13. Изучение структуры ПСТМ на основе ул ьтрадисперсного порошка КНБ после модифицир о вания W и Ti : сб . мат е риалов / В.Т. Сенють и другие // V Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». – Москва , 26 – 29 ноября 2013 . – М. : ИМЕТ РАН, 2013. – С. 560 – 562. Refere nces : 1. Bogatyreva , G . P . and others (2005), Instrumenty iz sverhtverdyh materialov , in Novikova , N . V . ( ed .), Mashinostroenie , M oskva, 555 p . 2. Vitjaz ' , P . A ., Zhornik , V . I ., Il ' jushhenko , A . F ., Senjut ' , V . T ., Komarov , A . I . and Korzhenevskij , A . P . (2013) , Nanoa lmazy detonacionnogo sinteza: poluchenie i primenenie , in Vitjaz' , P.A. ( e d.) , Bel. Navuka, Minsk , 381 p. 3. Novikov , N.V. and Klimenko , S.A. (Ed.) (2014), Tverdosplavnye instrumenty v processah mehanicheskoj obrabotki , ISM im. V.N. Bakulja , Kie v. 4. Vitjaz', P. A. , Senjut', V.T. , Val'kovich, I.V. and Hejfec, M.L. (2011), «Tehnologii proizvodstva instrumentov s plastinami iz nanostrukturnyh sverhtverdyh materialov», Procesi mehanichnoi obrobki v mashinobudovanni , zb. nauk. prac', in Vigovs'kij, G.M. (ed.), No. 10, ZhDTU, Zhitomir, p p. 88 – 98. 5. Vitjaz', P.A. and Senjut', V.T. (2015), « Sintez i primenenie nanostrukturnyh sverhtverdyh materialov instrumental'nogo naznachenija » , Izvestija NAN Belarusi , s erija fiz. - tehn. n auk , No. 3 , p p . 60 – 76. 6. Shipilo, V.B., Zvonarev, E. V., Kuzej, A.M., Starovojtov, A.S., Zajcev, V.A. and Gorlach, A.G. (2003), Poluchenie, svojstva i primenenie poroshkov almaza i kubicheskogo nitrida bora , in Vitjazja, P.A. (ed.), Bel. navuka, Minsk , 335 p. 7. Shul'zhenko, A.A. and Klimenko, S.A. (1999), « Pol ikristallicheskie sverhtverdye materialy v rezhushhem instrumente » , P art 1, Instrumental'nyj svet , No. 4 – 5, p p. 14 – 16. 8. Gameza, L.M., Vitjaz', P. A., Antonovich, Ja.V. , Mosunov, E.I., Senjut', V.T. and Unjarha, L.S. (2015), «Sintez kubicheskogo nitrida bora v sisteme BN - NaN3», sb. nauch. tr., Poroshkovaja metallurgija , Minsk, No. 38, p p . 115 – 118. 9. Senjut', V.T. (2015), « Spekanie kompozicionnyh materialov na osnove mikro - i submikroporoshkov kubicheskogo BN i nanostrukturnyh nitridov titana i aljuminija » , Izve stija NAN Belarusi , No. 4 , p p . 35 – 40. 10. Boldyrev, V.V. (2006) , « Mehanohimija i mehanicheskaja aktivacija tverdyh veshhestv », Uspehi himii , Vol. 35 , No. 3 , p p. 203 – 216 . 11. Vitjaz', P.A., Gricuk, V.D. and Senjut', V.T. (2005), Sintez i primenenie sverhtverdyh mat erialov , Belorusskaja nauka, Minsk, 359 p. 12. Senjut', V.T., Kovaleva, S.A., Gamzeleva, T.V. and others (2016), « Issledovanie strukturnyh osobennostej nitrida bora posle mehanoaktivacii v attritore i planetarnoj mel'nice » , Himija v interesah ustojchivogo razv itija , Vol. 24, No. 2, p p. 169 – 175. 13. Senjut', V.T. and others (2013), « Izuchenie struktury PSTM na osnove ul'tradispersnogo poroshka KNB posle modificirovanija W i Ti » , sb. m aterialov, V Mezhdunarodnaja konferencija «Deformacija i razrushenie materialov i n anomaterialov» , ot 26 – 29 nojabrja , , Moskva , p p . 560 – 562. В итязь Петр Александрович – акад емик, докто р техн ических наук, профессор , р уководитель аппарата Президиума НАН Беларуси . Научные интересы : – материаловедение; – порошковая металлургия; – те хнология машиностроения . Серія: Технічні науки 34 С енють Владимир Тадеушевич – кандидат техн ических наук , ведущий научный сотрудник лаборатории наноструктурных и сверхтвердых материалов Объединенного института машиностроения НАН Беларуси . Научные интересы : – материаловедение сверх твердых и наноструктурных материалов; – технология машиностроения . Х ейфец Михаил Львович – доктор технических наук, профессор , з аместитель академика - секретаря Отделения физико - технических наук НАН Беларуси . Научные интересы : – материаловедение; – оборудов ание и технология машиностроения ; – технологическое обеспечение качества и эксплуат ационных свойств деталей машин . М оскаленко Анатолий Никитович – канд идат техн ических наук, директор ЧУП «Азид» , г. Минск . Научные интересы : – материаловедение сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора; – металлорежущий инструмент и лезвийная обработка . З акоржевский Владимир Вячеславович – канд идат технических наук, заведующий группой Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН . Научны е интересы : – получение керамически х материалов на основе нитридов; – высокотемпературный самораспространяющийся синтез; – механохимия . Статья поступила в редакцию 03.10.2017.

Приложенные файлы

  • pdf 85577853
    Размер файла: 778 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий