Введение 3
Глава 1 Обзор литературы 4
1.1 Общие сведения о керметах 4
1.2 Жидкофазное спекание 8
1.3 Керметы на основе боридов Mo2NiB2-Ni 16
1.4 Влияние легирования Cr на микроструктуру и механические свойства
керметов на основе Mo2NiB2-Ni 23
Глава 2 Материал и методика исследования 25
2.1 Материал исследования 25
2.2 Методика подготовки образцов к металлографическим исследованиям 26
2.3 Растровая электронная микроскопия 26
2.4 Методика определения твердости 27
2.5 Методика определения трещиностойкости 28
2.6 Методика проведения рентгенофазового анализа 29
2.7 Определение среднего размера боридов по методу случайных секущих 30
Глава 3 Результаты исследования и их обсуждения 31
3.1 Влияние соотношения Mo/B и углерода на микроструктуру и фазовый
состав керметов Mo2NiB2-Ni 31
3.2 Влияние соотношения Mo/B и углерода на твердость и
трещиностойкость 36
3.3 Влияние температуры на микроструктуру и фазовый состав керметов
Mo2NiB2-Ni 37
3.4 Исследование влияния легирования Cr на микроструктуру, фазовый
состав и механические свойства 42
3.5 Экономическая целесообразность 44
Выводы 46
Список использованной литературы 47
В последние десятилетия для производства современных режущих инструментов интенсивно применяют твердые сплавы и керметы. Они состоят из карбидов, боридов, нитридов скрепленных кобальтовой, никелевой или молибденовой связкой. Данные материалы обладают высокой твердостью, износостойкостью и жаропрочностью. Инструменты, оснащенные твердыми сплавами и керметами, хорошо сопротивляются истиранию сходящей стружкой и материалом заготовки и не теряют своих режущих свойств при температуре нагрева до 1100°С. Скорость резания инструментами, оснащенными твердыми сплавами и керметами, в 3-4 раза превосходит скорость резания инструментами из быстрорежущей стали. Твердосплавные инструменты пригодны для обработки закаленных сталей, а также неметаллических материалов, таких как стекло, фарфор. Применение керметов позволяет вести обработку металлов со сверхвысокими скоростями резания, так как они обладают очень высокой твердостью, износоустойчивостью и красностойкостью.
Одними из перспективных материалов являются керметы на основе борида Mo2NiB2, которые привлекают большое внимание вследствие их отличной коррозионной стойкости, теплостойкости, вязкости разрушения, высокой прочности и твердости. Эти керметы были успешно применены в условиях износа, например, в качестве материалов для изготовления деталей машин для литья под давлением, материалов для изготовления фильер для экструзии меди [9]. В качестве связки в данном материале выступает никель. Керметы на основе системы Mo2NiB2-Ni показывает превосходные механические свойства и экономические преимущества по сравнению с другими типами керметов.
Несмотря на более чем тридцатилетнюю историю исследований этого типа керметов на основе тройных боридов, в литературе встречаются единичные работы, посвященные изучению механических свойства данного типа материалов. Настоящая работа посвящена исследованию влияния легирования на механические свойства керметов на основе боридов Mo2NiB2-Ni.
1. Показано, что во всех керметах на основе системы Mo-Ni-B-C, полученных методом жидкофазного реакционного спекания при 1320°С, выделяются: борид Mo2NiB2 в качестве твердой фазы и твердый раствор на основе никеля в качестве фазы-связки. В состоянии с соотношением Mo/B равным 1.3 в качестве вторичной фазы обнаруживается орторомбический карбид Mo2C, рост соотношения Mo/B приводит сначала к снижению объемной доли карбида, а затем к полному его исчезновению. В состояния, характеризующихся более высоким значением соотношения Mo/B, наблюдается выделение фазы обозначенную в данной работе как карбоборид Mo9Ni3(B, С)4.
2. Показано, что выделение карбоборида Mo9Nis(B, С)4 происходит в процессе жидкофазного реакционного синтеза, а орторомбического карбида Mo2C - из жидкости при охлаждении.
3. ОБнаружено, что наибольшее значение твердости соответствует материалу с соотношением Mo/B = 1.5, спеченному при температуре 1280°C. Данному составу соответствует наибольшее суммарное содержание боридов и карбидов и низкая пористость.
4. Наибольшее значении трещиностойкости соответствует образцу с соотношением Mo/B = 1.7, спеченному при температуре 1320°C. Данному состоянию соответствует наибольшее содержание фазы связки и низкая пористость.
5. Легирование хромом приводит к тому, что помимо борида Mo2NiB2 происходит выделение борида с кристаллической решеткой типа Mo2CrB2 и твердого раствора на основе ОЦК решетки в качестве фазы связки. Так же обнаруживается выделение карбида Mo2C, но гексагональной кристаллической решеткой.
