сверхтвердый композиционный материал
Классы МПК: | C22C29/16 на основе нитридов |
Автор(ы): | Капустин А.И., Нуждина С.Г., Громов А.В., Погонялин Ю.А. |
Патентообладатель(и): | Научно-производственное предприятие "Темп" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-07-19 публикация патента:
20.12.1996 |
Сверхтвердый композиционный материал относится к порошковой металлургии, в частности, к получению сверхтвердых материалов при высоких давлениях и температурах. Сверхтвердый композиционный материал имеет более высокие режущие свойства при обработке сплавов на основе никеля. Материал содержит 18 - 40 об.% кубического нитрида бора, 45 - 80 об.% тугоплавких соединений титана: TiN и/или TiB2 и/или TiBN, 2 - 15 об.% интерметаллидов меди и титана и/или медь. Материал может быть использован в машиностроении при производстве режущего инструмента. 1 табл.
Формула изобретения
Сверхтвердый композиционный материал, содержащий кубический нитрид бора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тугоплавкие соединения титана, интерметаллиды меди и титана и/или медь, причем в качестве интерметаллидов меди и титана он содержит CuTi3, и/или CuTi2, и/или CuTi, и/или Cu3Ti2, и/или Cu2Ti, и/или Cu3Ti, в качестве тугоплавких соединений титана TiN, и/или TiB2, и/или TiBN при следующем соотношении компонентов, об. Кубический нитрид бора 40 18Тугоплавкие соединения титана 45 80
Интерметаллиды меди и титана и/или медь 2 15
Описание изобретения к патенту
Предполагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления и температуры, и может найти применение в машиностроении при производстве лезвийного режущего инструмента. Известен компактный абразивно-режущий материал "Бормет" по авторскому свидетельству N 633724, кл. C 01 B 21/06 от 1978 г. Этот материал состоит из кубического нитрида бора и меднотитановых или медноциркониевых интерметаллических соединений из группы: Ti2Cu, TiCu, Ti2Cu3, TiCu3, Zr2Cu, ZrCu, Zr2Cu3, ZrCu3 при следующем соотношении компонентов, об. кубический нитрид бора 65 90, интерметаллические соединения 10 35. Резцы, изготовленные из этого материала, обрабатывают закаленную сталь HRC 62, давая чистоту обработки по 5 6 классу. Однако этот материал имеет недостаточно высокие режущие свойства, а именно стойкость, из-за отсутствия прочных химических связей на границе раздела сверхтвердого порошка со связующим. Прототипом предлагаемого изобретения является сверхтвердый композиционный материал по авторскому свидетельству N 1542071, кл. С 22 С 29/16, B 24 D 3/06 от 1988 г. Этот материал содержит кубический нитрид бора, нитрид титана, диборид титана, интерметаллид меди и титана и медь при следующем соотношении компонентов, об. нитрид титана 18 36, диборид титана 10 18, медь 1,5 4,5, интерметаллид меди и титана 0,5 1,5, кубический нитрид бора - остальное. Резцы, полученные из сверхтвердого композиционного материала, показали высокую стойкость при точении термически обработанных сталей с твердостью большей 50 HRC. При обработке деталей из стали марки ХВГ твердостью HRC 60 при следующих режимах резания: скорость точения V 80 100 м/мин, продольная подача S 0,1 мм/об, глубина точения t 0,5 мм, стойкость режущей кромки составляет![сверхтвердый композиционный материал, патент № 2070600](/images/patents/402/2070086/8776.gif)
Тугоплавкие соединения титана 45 80
Интерметаллиды меди и титана и/или медь 15 2
Материал по предполагаемому изобретению содержит большое количество (45
80 об.) тугоплавких соединений титана TiN и/или TiB2 и/или TiBN. Каждое зерно кубического нитрида бора связано прочной химической связью со связующим и покрыто оболочкой из тугоплавких соединений титана. Интерметаллиды меди и титана CuTi3, CuTi2, CuTi, Cu3Ti2, Cu2Ti, Cu3Ti и чистая медь расположены в межзеренных пустотах и структурных каналах. Такой фазовый состав и структура материала обеспечивают как прочный спай кубического нитрида бора со связкой, так и высокую вязкость композиционного материала. Это предотвращает возникновение проточек, приводящих к сколам режущего клина. Как показали исследования режущих свойств сверхтвердого композиционного материала при обработке сплавов на основе никеля, на стойкость режущих пластин заметно влияет как общее содержание тугоплавких компонентов титана в связующем, так и компонент содержащих медь. Экспериментально установлено, что повышение содержания кубического нитрида бора выше 40 об. приводит к сколам режущего клина. Поэтому при увеличении содержания кубического нитрида бора до 40 об. следует в составе связующего иметь большее количество компонент связующего, содержащих медь (до 15 об.). При уменьшении содержания кубического нитрида бора до 18 об. содержание тугоплавких соединений титана можно увеличить до 80 об. а содержание компонентов связующего с медью можно уменьшить до 2 об. Использование большого количества и тугоплавких и медных компонент связующего позволяет повышать скорости резания. Уменьшение содержания кубического нитрида бора менее 18 об. снижает режущие свойства композитов, по-видимому, за счет значительного уменьшения в единице объема кубического нитрида бора, который является режущим элементом. Предложенный материал позволил увеличить стойкость режущих пластин из композитов при обработке сплавов на основе никеля. Свой вклад в увеличение стойкости внесли и фазовый состав, и подбор количественных соотношений компонентов, и структура материала. Пример 1. В аппарат высокого давления и температуры помещают графитовый нагреватель, имеющий форму стаканчика. На дно графитового нагревателя помещают связующее материал пропитки, спрессованный в виде таблетки. На металлическое связующее помещают порошок кубического нитрида бора, а сверху слой изоляции. Заполненный графитовый нагреватель подвергают действию давления
![сверхтвердый композиционный материал, патент № 2070600](/images/patents/402/2070086/8776.gif)
![сверхтвердый композиционный материал, патент № 2070600](/images/patents/402/2070124/8771.gif)
![сверхтвердый композиционный материал, патент № 2070600](/images/patents/402/2070086/8776.gif)
Класс C22C29/16 на основе нитридов