Розробка та дослідження жаростійких безвольфрамових твердих сплавів (Ti, Nb)C–Ni–Cr-Al - Автореферат

Національний технічний університет України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана на кафедрі матеріалознавства Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, Міністерства освіти і науки України Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент, Бодрова Людмила Гордіївна, Тернопільський державний технічний університет ім. Пулюя, Міністерства освіти і науки України, доцент кафедри матеріалознавства Францевича НАН України, завідувач відділу зносостійких і корозійностійких порошкових конструкційних матеріалів кандидат технічних наук, доцент Юрченко Олег Сергійович, Національний педагогічний університет ім. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м.Перевага інструменту з твердих сплавів на основі карбіду титану виявляється при обробці металів з високою швидкістю різання, коли переважають вимоги до точності деталей та шорсткості обробленої поверхні. Проте сплави на основі карбіду титану з нікель-хромовою звязкою характеризуються підвищеною пористістю та невисокою міцністю. Використання як тугоплавкої основи сплаву твердого розчину карбідів титану та ніобію, що характеризується вищими міцнісними характеристиками та жаростійкістю, краще змочується нікелем у порівнянні з карбідом титану, дозволяє підвищити механічні властивості сплаву та оптимізувати його структуру. Розроблено науково-технологічні принципи створення жаростійких та зносостійких твердих сплавів на основі складного карбіду титану та ніобію з нікель-хром-алюмінієвою звязкою, які полягають у одночасному введенні у склад сплавів карбіду ніобію, добавки нітриду або нікеліду алюмінію та оптимізації технологічних параметрів спікання, що зменшує пористість, подрібнює структуру та підвищує механічні властивості сплавів за рахунок підвищення механічних властивостей карбідної фази та дисперсійного зміцнення металевої звязки. Здобувачем виявлено вплив карбіду ніобію, металевої звязки, добавок нітриду та нікеліду алюмінію на процес ущільнення, структуру, фазовий склад, фізико-механічні властивості сплавів на основі карбідів титану та ніобію з нікель-хром-алюмінієвою звязкою; визначено оптимальний хімічний склад сплавів; встановлено основні закономірності процесу спікання сплавів та технологічні режими отримання сплавів оптимального складу із щільною та дрібнозернистою структурою; встановлено кінетичні закономірності процесу окиснення сплавів та особливості формування окиснених шарів; визначено експлуатаційні властивості металообробного інструменту із розроблених сплавів та області їх застосування.Жаростійкість та механізм високотемпературного окиснення сплавів на основі карбіду титану досліджено В.Б. Найбільша усадка спостерігається при вмісті карбіду ніобію у вихідному складі сплаву 10 %(мас.), незалежно від способу його введення у сплав (рис.1). Введення добавки нітриду алюмінію у сплав на основі складного карбіду титану та ніобію (спл.№8) дозволило отримати найменші значення пористості, обємний вміст пор становив А0,2 (ГОСТ 9391-80). При цьому усадка даного сплаву при температурах спікання 1200-1350 0С більша, ніж у інших сплавів на основі складного карбіду титану та ніобію (рис.2), що можна пояснити збільшенням кількості рідкої фази у його структурі. Вивчення кінетичних закономірностей процесу ущільнення сплавів показало, що він проходить за стадіями перегрупування частинок тугоплавкої фази в результаті вязкої течії розплаву металів звязки та перекристалізації тугоплавкої фази через металевий розплав.Встановлено, що введення у склад сплавів складного карбіду (Ti, Nb)C та добавки ALN активує процес спікання, зменшує пористість та приводить до утворення дрібнозернистої структури сплаву. Встановлено, що підвищення міцності та отримання високих показників твердості та вязкості руйнування сплавів на основі складного карбіду (Ti, Nb)С досягається за рахунок зменшення пористості та розмірів карбідних зерен. Дослідження фізико-механічних властивостей сплавів показало, що підвищені їх значення: sзг=1100 МПА, sct=3800 МПА, HRA=91,5, HV5=1720 МПА, Кіс=12,4 МПА?м1/2 має сплав на основі (Ti, Nb)C із вихідним складом %(мас.): TIC - 68, NBC - 10, Ni - 13,5, Cr - 4,5, ALN - 2, який відзначається найбільш дрібнозернистою структурою. Дослідження кінетики окиснення сплавів (Ti, Nb)C-Ni-Cr-Al на повітрі за критерієм питомого приросту маси у температурному інтервалі 1173-1392 К показало, що підвищення вмісту Ni-Cr звязки від 10 до 24 % (мас.) у сплаві приводить до збільшення його жаростійкості в 2-2,5 рази при постійній температурі нагрівання. При вмісті у вихідному складі хрому 4,5 та 6 % (мас.) на межі внутрішнього окисненого шару з сплавом утворюється суцільний шар оксиду хрому, що приводить до зменшення швидкості окиснення сплаву.

Основний зміст роботи