Вплив NbN легування на формування структури в алмаз-(Fe-Cu-Ni-Sn) систем і фізико-механічні властивості цих композитів
Ключові слова:
алмаз, залізо, мідь, нікель, олово, нітрид ніобію, металева зв’язка, перехідна зона, фаза, композит, тиск, температура, структура, властивості, зносостійкість
Анотація
Досліджено зміни структури перехідної зони алмаз-металева зв’язка і металевої зв’язки в композитах алмаз-(Fe-Cu-Ni-Sn-NbN) після спікання в прес-формі в печі при температурі 800 °С впродовж 1 год залежно від параметрів гарячої допресовки та досліджено їх вплив на механічні і трибологічні властивості. Показано, що збільшення тиску від 100 до 200 МПа і тривалості гарячої допресовки від 2 до 3 хв композиту алмаз-(49,98Fe-31,36Cu-8,82Ni-7,84Sn-2NbN) забезпечує підвищення в 4,3 рази його зносостійкості за рахунок поліпшення утримання алмазних зерен металевою зв’язкою та підвищення границі міцності під час стиску від 758 до 890 МПа і згинання - від 754 до 880 МПа. Це добре узгоджується зі зміною фазового складу, морфологією фазових складових та структурою композиту. Встановлено, що зразки алмаз-(49,98Fe-31,36Cu-8,82Ni-7,84Sn-2NbN) мають зносостійкість вище, ніж зразки алмаз-(52Fe-32Cu-9Ni-8Sn) в 3,8 і 2,4 рази для зразків алмаз-(49,98Fe-31,36Cu-8,82Ni-7,84Sn-2CrB2), одержаних в однакових умовах. При цьому в металевій зв’язці композиту з добавкою порошку NbN відбувається подрібнення елементів структури, яке супроводжується зникненням пор на міжфазних границях. З’ясовано механізм, який забезпечує підвищення трибологічних властивостей таких композитів.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
Bondarenko N.A, Zhukovsky A.N ,Mechnik V.A Basics diamond composite materials for cutting tool. K .: ISM them. V.N Bakul NAS 2008.
Maystrenko A.L Formation of structure of composite diamond-containing materials in production processes. K .: Naukova Dumka. 2014.
Novikov N.A, Bondarenko N.A, Mechnik V.A Zhukovsky A.N Physical and mathematical modeling of sintering of diamond multicomponent compositions. 1. Mathematical model. // Fiz. - 2004 (7), № 3, 71-77.
Novikov N.A, Bondarenko N.A, Kulik O.G Mechnik V.A Zhukovsky A.N Physical and mathematical modeling of sintering diamond multicomponent compositions. 2. Physical and chemical features of formation of structure and properties. // Fiz. - 2004 (7), № 3, 79-
87.
Funayama N and Matsuda J. Development of High- Performance cBN and Diamond Grinding Wheels for High-Speed Grinding. // New Diamond and Frontier Carbon. 2005 (15), No. 4, 173-180.
Sano S, Iwai M, Uematsu T and Suzuki K. Application of Polycrystalline Diamond (PCD) to EDM // Japan Society of Electrical-Machining Engineers , 2008 (42), No. 100, 2008, 65-72. doi: 10.2526 / jseme.42.65.
Ensinger W. Formation of Diamond-Like Carbon Films by Plasma-Based Ion Implantation and Their Characterization // New Diamond and Frontier Carbon.,2006 (16), No. 1, 1-31.
Shao W. Z., Ivanov V. V., Zhena L., Cuia Y. S. and Wanga Y. A Study on Graphitization of Diamond in Copper / Diamond Composite Materials // Materials Letters. 2004 (58), No. 1-2, 146-149. doi: 10.1016 / S0167-577X (03) 00433-6.
Chen Y., Jia X., Zhao G and Wang X. Facile Preparation of Cubic Calcium Carbonate Nanoparticles with Hydrophobic Properties via a Carbonation Route // Powder Technology. 2012 (200), No. 3, 144-148. doi: 10.1016 / j.powtec.2010.02.017.
Mizuuchi K., Inoue K., Agari Y., Yamada S., Sugioka M., Itami M., Kawahara M. and Makino Y. Consolidation and Thermal Conductivity of Diamond Particle Dispersed Copper Matrix Composites Produced by Spark Plasma Sintering ( SPS) // Journal of the Japan Institute of Metals. 2007 (71), No. 11, 1066-1069. doi: 10.2320 / jinstmet.71.1066.
Petrovic M., Ivankovic A. and Murphy N. The Mechanical Properties of Polycrystalline Diamond as a Function of Strain Rate and Temperature // Journal of the European Ceramic Society. 2012 (32), No. 12, 3021-3027. doi: 10.1016 / j.jeurceramsoc.2012.03.026.
Mechnik V.A. Diamond composite materіals Fe-Cu-Ni-Sn with stable characteristics //physical-chemical and materіales of mechanik.//2012.№ 5, 34-42.
Mechnik V.A. Obsession diamond composite materіal Fe-Cu-Ni-Sn with high wear // Powder metallurgy.2013.№ 9/10, 115 - 127.
Mechnik V.A. Evaluation diamond structure with metal bending Fe-Cu-Ni-Sn and diamond to Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 // Physics and chemical solid materials. 2013. T.14, №4. Р. 857-868.
Mechnik V.A Impact assessment carbon interaction with compounds boride, nіtride i silіtside on the structure and diamond properties with bіnding of Fe-Cu-Ni-Sn // Problems of mechanical engineering. 2011 (11), № 5, 72-75.
Mechnik V.A. Effect of additives CrB2, TiB2 i WC on the diamond microstructure with Fe-Cu-Ni-Sn binding: receipt, properties, using // Physical Surface Engineering. 2013. (11), №4, 378-392.
Mechnik V.A. Laws creating structure in diamond systems Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 // Physical-chemical of materials mechanik. 2013, № 1, 85-92.
Mechnik V.A. Influense of tehnologіchal parameters of hot pressing and madding of structure diamond with binder Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 // Powder metallurgy. 2013, № 11/12, 123-138.
Refractory connection: Right. / Ed. G.V Samsonov, I.M Vinnitsky .M .: Metallurgy, 1976.
V.V Skorokhod, A.V Ragulya Sintering at a controlled rate as the ceramic microstructure and management of such sintered materials // Powder metallurgiya.1994, №3 / 4, 1-10.
Skorokhod V.V, Uvarova I.V, Ragulya A.V Physical-chem. kinetics in nanostructured systems. K .: Akademperіodіka, 2001.
V.V Skorokhod, A.V Ragulya nanostructured ceramics and nanocomposites: Achievements and Prospects // Advanced materіales and technology. At 2 m. / National Academy of Sciences of Ukraine. Vid-nya fіz.-tehn. probl. Science of materials K .: HP Akademperіodіka , 2003.T.2, 7-34.
Andrievsky R.A Nanomaterials: Concept and modern problems // Russian. Chemical Magazin, 2002 Vol. 46, number 5, 50-55.
Kraus W. and Nolze G. Powder Cell . A program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns // J. Appl. Cryst.1996.No. 29.P. 301-303.
Selected powder diffraction data for education straining (Search manual and data cards). Published by the Internatoinal Centre for diffraction data. USA. 1988. 432 p.
Chichinadze A.V,Brown E.D, Bush N.A., et al. Fundamentals of tribology (friction, wear, lubrication)- Engineering.-2001.
Maystrenko A.L Formation of structure of composite diamond-containing materials in production processes. K .: Naukova Dumka. 2014.
Novikov N.A, Bondarenko N.A, Mechnik V.A Zhukovsky A.N Physical and mathematical modeling of sintering of diamond multicomponent compositions. 1. Mathematical model. // Fiz. - 2004 (7), № 3, 71-77.
Novikov N.A, Bondarenko N.A, Kulik O.G Mechnik V.A Zhukovsky A.N Physical and mathematical modeling of sintering diamond multicomponent compositions. 2. Physical and chemical features of formation of structure and properties. // Fiz. - 2004 (7), № 3, 79-
87.
Funayama N and Matsuda J. Development of High- Performance cBN and Diamond Grinding Wheels for High-Speed Grinding. // New Diamond and Frontier Carbon. 2005 (15), No. 4, 173-180.
Sano S, Iwai M, Uematsu T and Suzuki K. Application of Polycrystalline Diamond (PCD) to EDM // Japan Society of Electrical-Machining Engineers , 2008 (42), No. 100, 2008, 65-72. doi: 10.2526 / jseme.42.65.
Ensinger W. Formation of Diamond-Like Carbon Films by Plasma-Based Ion Implantation and Their Characterization // New Diamond and Frontier Carbon.,2006 (16), No. 1, 1-31.
Shao W. Z., Ivanov V. V., Zhena L., Cuia Y. S. and Wanga Y. A Study on Graphitization of Diamond in Copper / Diamond Composite Materials // Materials Letters. 2004 (58), No. 1-2, 146-149. doi: 10.1016 / S0167-577X (03) 00433-6.
Chen Y., Jia X., Zhao G and Wang X. Facile Preparation of Cubic Calcium Carbonate Nanoparticles with Hydrophobic Properties via a Carbonation Route // Powder Technology. 2012 (200), No. 3, 144-148. doi: 10.1016 / j.powtec.2010.02.017.
Mizuuchi K., Inoue K., Agari Y., Yamada S., Sugioka M., Itami M., Kawahara M. and Makino Y. Consolidation and Thermal Conductivity of Diamond Particle Dispersed Copper Matrix Composites Produced by Spark Plasma Sintering ( SPS) // Journal of the Japan Institute of Metals. 2007 (71), No. 11, 1066-1069. doi: 10.2320 / jinstmet.71.1066.
Petrovic M., Ivankovic A. and Murphy N. The Mechanical Properties of Polycrystalline Diamond as a Function of Strain Rate and Temperature // Journal of the European Ceramic Society. 2012 (32), No. 12, 3021-3027. doi: 10.1016 / j.jeurceramsoc.2012.03.026.
Mechnik V.A. Diamond composite materіals Fe-Cu-Ni-Sn with stable characteristics //physical-chemical and materіales of mechanik.//2012.№ 5, 34-42.
Mechnik V.A. Obsession diamond composite materіal Fe-Cu-Ni-Sn with high wear // Powder metallurgy.2013.№ 9/10, 115 - 127.
Mechnik V.A. Evaluation diamond structure with metal bending Fe-Cu-Ni-Sn and diamond to Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 // Physics and chemical solid materials. 2013. T.14, №4. Р. 857-868.
Mechnik V.A Impact assessment carbon interaction with compounds boride, nіtride i silіtside on the structure and diamond properties with bіnding of Fe-Cu-Ni-Sn // Problems of mechanical engineering. 2011 (11), № 5, 72-75.
Mechnik V.A. Effect of additives CrB2, TiB2 i WC on the diamond microstructure with Fe-Cu-Ni-Sn binding: receipt, properties, using // Physical Surface Engineering. 2013. (11), №4, 378-392.
Mechnik V.A. Laws creating structure in diamond systems Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 // Physical-chemical of materials mechanik. 2013, № 1, 85-92.
Mechnik V.A. Influense of tehnologіchal parameters of hot pressing and madding of structure diamond with binder Fe-Cu-Ni-Sn-CrB2 // Powder metallurgy. 2013, № 11/12, 123-138.
Refractory connection: Right. / Ed. G.V Samsonov, I.M Vinnitsky .M .: Metallurgy, 1976.
V.V Skorokhod, A.V Ragulya Sintering at a controlled rate as the ceramic microstructure and management of such sintered materials // Powder metallurgiya.1994, №3 / 4, 1-10.
Skorokhod V.V, Uvarova I.V, Ragulya A.V Physical-chem. kinetics in nanostructured systems. K .: Akademperіodіka, 2001.
V.V Skorokhod, A.V Ragulya nanostructured ceramics and nanocomposites: Achievements and Prospects // Advanced materіales and technology. At 2 m. / National Academy of Sciences of Ukraine. Vid-nya fіz.-tehn. probl. Science of materials K .: HP Akademperіodіka , 2003.T.2, 7-34.
Andrievsky R.A Nanomaterials: Concept and modern problems // Russian. Chemical Magazin, 2002 Vol. 46, number 5, 50-55.
Kraus W. and Nolze G. Powder Cell . A program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns // J. Appl. Cryst.1996.No. 29.P. 301-303.
Selected powder diffraction data for education straining (Search manual and data cards). Published by the Internatoinal Centre for diffraction data. USA. 1988. 432 p.
Chichinadze A.V,Brown E.D, Bush N.A., et al. Fundamentals of tribology (friction, wear, lubrication)- Engineering.-2001.
Опубліковано
2017-01-23
Як цитувати
Mechnik, V. A., GevorkyanЕ. S., Bondarenko, N. A., Vovk, S. R., Chursina, I. M., & Vovk, R. V. (2017). Вплив NbN легування на формування структури в алмаз-(Fe-Cu-Ni-Sn) систем і фізико-механічні властивості цих композитів. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика», (25), 30-42. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/9213
3.gif){kind=logo}
