Введение 3
1Литературный обзор 5
1.1 Жидкофазное спекание 5
1.2 Керметы 8
1.2.1 Классификация керметов 8
1.2.2 Марки и свойства керметов 9
1.2.3 Керметы на основе боридов M'2M''B2 11
2 Постановка задач исследования 20
3 Материалы и методики исследования 22
4 Результаты исследования и их обсуждение 25
4.1 Влияние условий прессования порошка и легирования углеродом
на структурно-фазовое состояние кермета системы Mo-Fe-Mn-Cr-B-C 25
4.2 Исследование влияния условий спекания на структурно-фазовое
состояние кермета системы Mo-Fe-Ni-B-C 35
Заключение 46
Список использованной литературы 48
Керметы, широко используемые в настоящее время в различных отраслях промышленности в качестве материала для изготовления режущего инструмента, имеют очень привлекательный комплекс свойств. Тем не менее экономические аспекты производства постоянно требуют снижения временных затрат на замену режущего инструмента, а следовательно увеличения срока его службы в том числе в достаточно жестких условиях эксплуатации. Таким образом, дальнейшее улучшение трибологических характеристик керметов, при сохранении высокой коррозионной стойкости, является актуальной проблемой современного материаловедения.
В этой связи одними из перспективных материалов являются керметы на основе боридов, 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 режущего инструменты и фильер для экструзии меди. Особенно выделяются твердые сплавы на основе борида Mo2FeB2, в которых в качестве связки выступает железо. Данный материал показывает превосходные механические свойства и экономические преимущества по сравнению с другими типами керметов. Но традиционные способы изготовления кермета системы Mo2FeB2-Fe достаточно дорогостоящие, из-за необходимости проведения синтеза боридов при температуре вышечем 2000°С [1]. В качестве альтернативного метода авторами Иде Т. и АндоТ . был предложен метод получения данного типа кермета, в основе которого лежит процесс жидкофазного синтеза, с температурой протекания процесса существенно ниже обозначенной выше[2].
Несмотря на более чем тридцатилетнюю историю создания этого метода получения керметов на основе тройных боридов, в литературе встречаются единичные работы, посвященные исследованию влияния 3
условий спекания и легирования на структурно-фазовое состояние и механические свойства данного типа материалов. Настоящая работа посвящена исследованию влияния легирования, условий получения заготовок и спекания на структурно-фазовое состояние и твердость керметов типа Mo2FeB2-Fe.
В процессе работы были исследовано влияние режимов получения заготовок, а также легирования на структурно-фазовое состояние и твердость кермета системы Mo-Fe-B.
Показано, что использование пластификатора при прессовании позволяет существенно снизить пористость получаемых керметов системы Mo-Fe-Cr-Mn-B-C. Так же было обнаружено, что изменение приложенного при прессовании заготовок давления с 100 до 300 МПа приводит к уменьшению пористости кермета при сохранении значений остальных параметров микроструктуры. Увеличение плотности материала приводит к незначительному росту значений твердости.
Основными фазами в кермете системы Mo-Fe-Cr-Mn-B-С являются борид Mo2FeB2и a-Fe, выступающее в качестве связки. Увеличение концентрации углерода с 0,6 до 0,9 вес.% привело к выделению карбидов типа M23C6на основе хрома и М6С на основе молибдена, а также выделению незначительного количества y-Fe.
Помимо этого введение большего количества углерода в состав кермета системы Mo-Fe-Cr-Mn-B-Cприводит к изменению морфологии боридов: при увеличении концентрации углерода происходит изменение их формы от практически равноосной до вытянутой ограненной. Также наблюдается рост среднего размера частиц твердой фазы.
Введение в состав кермета Mo2FeB2-Feдополнительного углерода не влияет на общую пористость. Но отмечается изменение характера пор: помимо газовых наблюдается образование пор большого размера с рваными краями, формирование которых связано с недостатком жидкой фазы в процессе спекания.
Увеличение концентрации углерода приводит к незначительному росту твердости кермета Mo2FeB2-Fe.
Легирование системы Mo-Fe-Вникелем приводит к выделению аустенита в качестве связки между боридами Mo2FeB2. Высокое содержание углерода приводит к тому, что при температуре 1150°С наблюдается выделение карбидов только типа М6С, апри повышении температуры спекания до 1250°С -как М6С, так иМо2С.
На примере кермета системы Mo-Fe-Ni-B-C, спеченного при 1150°С обнаружен размерный эффект: при увеличении размеров спекаемого образца наблюдается формирование двух областей центральной и поверхностного слоя. Центральная часть менее плотная и обладает большим значением среднего размера пор. Также обнаружено, что в поверхностном слое содержится большая объемная доля боридов. Такое поведение материала может быть связано с протеканием реакции твердофазного синтеза борида Mo2FeB2и процессом образования жидкой фазы L1, которые протекают с поглощением тепла.
Увеличение температуры спекания кермета Mo-Fe-Ni-B-C до 1250°Сприводит к росту плотности образцов. При этом по прежнему наблюдаются различия в микроструктуре центральной зоны и поверхностного слоя.
