Разработка безвольфрамовых твердых сплавов системы (Ti, Cr)B2-FeMn-FeV для высокоизносостойкого бурового инструмента

• Автор: Попов, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Глава 1. Научно-технические предпосылки создания безвольфрамовых твердых сплавов

1.1. Твердые сплавы как основа инструментальных материалов

1.2. Теоретические предпосылки создания материалов

на основе двойного борида титана и хрома

1.3. Цели и задачи исследования

Глава II. Методики исследований. Материалы. Оборудование

2.1. Исследуемые материалы, приготовление порошковых

реакционных смесей и компактных образцов

2.2. Рентгеновские исследования. Качественный фазовый анализ

2.3. Методы исследования физико-механических свойств

Выводы к главе II

Глава 1П. Технология получения и изучение образцов
твердого сплава системы 50 мае. %(Т1,Сг)В2 - 40 мае. % ЕеМп
- Юмас. %ЕеУ
3.1. Прессование порошковых материалов
3.2. Спекание образцов состава 50 мае. %(ТцСг)В2 - 40 мае. %

РеМп - 10 мае. %РеУ
3.3. Исследование структуры и физико-механических
свойств спеченного твердого сплава 50 мае. % (Т1,Сг)В2- 40 мае
% РеМп - 10 мае. % РеУ
3.3.1. Рентгенофазовый, микроструктурный и
микрорентгеноспектральный анализы
3.3.2. Исследование физико-механических и структурных свойств
3.3.3. Кинетические характеристики спеченного твердого сплава

50 мае. % (ТцСг)В2 +40 мае. % РеМп +10мас. % РеУ
Выводы к главе III
Глава IV. Комплексное исследование твердого сплава
(ТцСг)В2 - ЕеМп - ГеV

4.1. Исследование физико-механических свойств
4.2. Рентгенофазовый и микрорентгеноспектральный анализы

твердого сплава (Т1,Сг)В2 - БеМп - РеУ
4.3. Кинетические характеристики твердого сплава
40мас. % (ТдСг)В2 - 50мас. % БеМп - Юмас. % РеУ
Выводы к главе IV
Глава V. Технико-экономический эффект применения нового
твердого сплава (П,Сг)В2 - РеМп - РеУ
Общие выводы
Литература
Приложение
Обзор имеющейся за последние годы периодической и патентной отечественной и зарубежной литературы свидетельствует- о малом количестве работ, связанных с созданием твердых сплавов на основе карбоборидов. Хотя в настоящее время все большее применение в машиностроении, а именно в буровой технике, находят безвольфрамовые и маловольфрамовые твердые сплавы (БВТС) как альтернатива дорогим и дефицитным вольфрамсодержащим керметам. Около 40 % режущих инструментов в Японии и 10 % в Европе изготавливаются из БВТС на основе карбида и карбонитрида титана с никель-кобальтовой связкой. Большой вклад в создание и исследование твердых сплавов на основе карбоборидов внесли: Самсонов Г.В., Андриевский P.A., Анциферов В.Н., Густов Ю.И., Еременко В.Н., Иванова B.C., Искольдский И.И., Киффер Р., Ковальченко М.С., Ляхович Л.С., Найдич Ю.В., Орешкин В.Д., Панасюк А.Д., Портной К.И., Рудаков Ю.Ф., Савицкий Е.М., Серебрякова Т.И., Уманский Я.С., Францевич И.Н.
Безвольфрамовые твердые сплавы относятся к широкому классу материалов, условно определенному как керметы. Они представляют собой основу (матрицу) с диспергированными частицами другого материала. Основу матрицы составляют металлы и сплавы. Твердая фаза образуется карбидами, боридами, нитридами. В качестве основы твердых сплавов в настоящее время применяются Ni, Со, Мо, или соединения на их основе.
Принцип работы в условии абразивного износа в большинстве случаев сводится к выкрашиванию твердых частиц из матрицы из-за сочетания разнородных по форме и свойствам материалов, вызывающие возникновение поворотных моментов и концентраторов напряжений. Выкрашивание твердых частиц не позволяет реализовать высокую износостойкость твердых сплавов в целом.
Решение проблемы создания надежных и эффективных изделий на основе твердых сплавов, имеющих заданные физико-механические и

3.3. Исследование структуры и физико-механических свойств спеченного твердого сплава 50 мае. % (Т1,Сг)В2- 40 мае. % РеМп -10 мае. % РеУ
3.3.1. Рентгенофазовый, микроструктурный и микрорентгеноспектральный анализы.
Результаты рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализов (рентгенограмма 3.3.1.1, табл. 3.3.1.2) продуктов взаимодействия 50 мае. % (Т1,Сг)В2 — 40 мае. % РеМп - 10 мае. % РеУ (ТХБ — 50) показывают, что при спекании происходит разложение двойного борида титана и хрома (межпло-скостные расстояния которых представлены в табл. 3.3.1.1) с образованием двух типов соединений: 1 - СгВ2 с растворением в нем железа, марганца, ванадия и титана; 2 - Т1В2 с незначительным растворением в нем железа, марганца и ванадия. Двойные бориды титана и хрома частично диссоциируют с образованием тонкозернистых боридов ванадия, железа, карбидов титана и бора. На рис. 3.3.1.1 представлена микроструктура твердого сплава ТХБ - 50. Она состоит из светлых и серых составляющих — зерен полиэдрической формы, неравномерно распределенных в темной составляющей - матрице.
Рис. 3.3.1.1 Микроструктура твердого сплава ТХБ - 50. САМЕВАХ. х400.
Количество серых составляющих в четыре раза превышает количество светлых составляющих. Размеры светлых составляющих в направлении наи-