Розмір шрифту: 

В останній час матеріалознавство направлено на отримання нових матеріалів з наперед заданими властивостями. Незважаючи на великий спектр створених матеріалів інструментального призначення, задача пошуку нових надтвердих матеріалів (НТМ) залишається доволі актуальною. Це обумовлено створенням конструкційних матеріалів, які вимагають особливих процесів механічної обробки, що забезпечується за рахунок використання новітніх надтвердих матеріалів з комплексом необхідних фізико-механічних характеристик.     На сучасному етапі роботи в галузі створення надтвердих матеріалів (НТМ) розвиваються за рахунок розробки більш раціональних технологій та оптимізації структурних станів, що визначається кількісним співвідношенням фазових складових, дисперсністю їх зеренної структури та субструктурою зерен. Для такого розвитку необхідне знання механізмів структуроутворення матеріалів на всіх стадіях їх отримання, починаючи з вихідних порошків, еволюції їх субструктури та фазового складу під дією високого тиску та температур та закінчуючи кінцевим виробом  механізмом його руйнування в різноманітних умовах експлуатації     Перспективними матеріалами можна вважати надміцні композити на базі боридів деяких металів (Al, Mg, Ti та ін.). Достатня хімічна інертність в комплексі з значним рівнем фізико-механічних характеристик (тріщиностійкість, твердість) дають змогу використовувати інструмент з них при температурах до Т ~ 1400 К.     В роботах [1, 2] була показана можливість одержання НТМ, хімічний склад якого відповідає формулі MgAl14+X, де в якості X використовують велику групу добавок (Si, BN і ін.), методом гарячого пресування. Твердість даного матеріалу в залежності від умов одержання і добавок, введених у вихідну шихту, 36…44 ГПа. Завдяки відносній дешевизні одержання, інструмент, оснащений даним матеріалом, конкурентоздатний з інструментами на основі алмаза і cBN й буде ефективним при обробці наплавочних матеріалів і нікелевих сплавів.     Основними труднощами, які виникають при виготовленні даного НТМ є забезпечення чистоти вихідних компонентів, їх захисту від вологи, кисню, оскільки в протилежному випадку при спіканні утворюються нестійкі побічні сполуки, бору або магнію, які погіршують фізико-механічні властивості одержаного матеріалу, призводять до деградації його експлуатаційних характеристик. В зв’язку з цим в роботі була досліджена можливість одержання в умовах високих тисків та температур надтвердого на основі Al-B12 з добавкою дибориду титану (TiB2).      Зразок отримано за наступних параметрів: тиск – 7,0 ГПа, температура – 2270 К, витримка 300 с.     Отриманий композит складу 70% ?-AlB12 + 30% TiB2, та розподіл елементів в ньому (рис. 1).      На рис.2 наведено залежність тріщиностійкості композиту складу 70% ?-AlB12 + 30% TiB2, одержаного при температурі 2170 К і тисках від 2,5 до 8 ГПа при тривалості спікання 180 с.      На основі вище наведених досліджень та завдяки оптимізації хімічного складу та умов одержання забезпечено виготовлення стабільних за якістю зразків надтвердого матеріалу на основі сполуки з AlMgB14 орторомбічною структурою і параметрами гратки a = 0,58368 нм, b = 0,81176 нм, c = 1,03073 нм (рис. 3). Твердість даного матеріалу за Вікерсом при навантаженні на індентор 5 Н складає 39…43 ГПа     Показано, що в системі BAlMg введення в вихідну шихту титану веде до утворення композиційного матеріалу на основі AlMgB14 та TiB2, який має більш високі значення твердості і тріщиностійкості, ніж у випадку AlMgB14.     Література:     1. Пат. 6099605 США, МКИ C04B 035/58; C09K 003/14. Superabrasive boride and a method of preparing the same by mechanical alloying and hot pressing / Cook Bruce A., Harringa Joel L., Russell Alan M. – Опубл. 08.08.2000.      2. Summary information for new high-hardness material based on AlMgB14 //Web - http://cmp.ameslab.gov/cmp/cmp.html.     - спрощений метод УЗТМ;      - комплексний метод (Репях С.І.);      - «американська» методика;      - Вигоднера Л.Ф.     Проведено порівняння даних методик. Результати розрахунків розмірів надливів за всіма методиками для невеликих теплових вузлів відрізняються незначно щодо усередненого значення. Але зі збільшенням об’єму теплового вузла збільшується і розбіг розрахованих показників, що призводить до сумнівів у правильності вибору конкретної методики.     Розглянуті нами методики, хоч і досить універсальні, або трудомісткі в обчислювальному плані, або  вимагають  визначення  величин  експериментальним шляхом. Для спрощення розрахунків та скорочення часу на визначення розмірів надливу, було розроблено додаток в програмі Microsoft Excel. Розрахунок показників у додатку проводиться за декількома методиками, які найбільш використовуються. Вихідними даними служать:     - об’єм вузла;