Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

Важной задачей при изготовлении алмазосодержащих материалов для рабочих элементов алмазного инструмента является выбор связующего материала, который должен иметь определенные вязкоупругие и пластические свойства, обеспечивающие оптимальную его износостойкость и жесткость закрепления зерен алмаза в связке при ведении обработки. В данной работе представлены результаты исследования износостойкости алмазометаллических композитов (АМК), полученных взрывным прессованием (ВП) с последующей термообработкой (ТО), при изменении состава матрицы.

Возможности ВП для создания АМК связаны с экстремальностью процессов, протекающих при высоких давлениях, скоростях, температурах, когда в результате практически мгновенного высокоинтенсивного воздействия на порошки происходят их уплотнение, нагрев и деформирование, сопровождающиеся контактообразованием между частицами. В ИФТПС им. В.П. Ларионова СО РАН разработана технология получения износостойких АМК при ударно-волновом прессовании с последующей ТО смесей порошков природного алмаза и относительно дешевых порошков сплавов на основе железа [1-2]. Научные основы технологии базируются на следующих факторах: интенсивное упрочнение компонент металлической матрицы при ТО после ударно-волнового формования; возможность обеспечения лучшей сохранности алмазной компоненты, чем при традиционных способах спекания; высокое алмазоудержание. Было выявлено, что происходящая на стадии взрывного формования высокоскоростная деформация порошков железоуглеродистых сплавов дает возможность целенаправленно воздействовать на их структуру и свойства (вследствие определенной «активации» порошковых частиц) при ТО, в результате чего твердость порошков значительно повышается. Кроме того, высокая энергетическая активность контактных участков способствует ускорению диффузионных процессов при спекании. Это позволило разработать составы двухкомпонентных матриц, сочетающих легкодеформируемые и высокопрочные порошки железоуглеродистых сплавов. Благодаря присутствию легкодеформируемой компоненты обеспечиваются монолитность прессовок и лучшая сохранность алмазной компоненты при воздействии взрыва. При ТО происходит упрочнение обеих компонент, но упрочнение «мягкой» компоненты происходит более интенсивно: твердость увеличивается в 2...3 раза и более. Технология позволяет дифференцированно регулировать прочность компонент матрицы для повышения ее твердости при сохранении необходимой пластичности.

Матрица опытных АМК представляла собой смесь порошков с различной твердостью - ПХ18Н9Т (относительно мягкий порошок нержавеющей стали) и ПГ-ФБХ6 (износостойкий порошок повышенной твердости для напыления) с объёмной долей алмазов 2 %. В составе матрицы варьировали процентное содержание порошка ПХ18Н9Т от 20 до 40 %. Для экспериментов по взрывному компактированию была выбрана цилиндрическая схема нагружения. Испытания на износостойкость проводились для АМК, полученных ВП при различных технологических условиях (при различной мощности заряда взрывчатого вещества). Также для сравнения проведен анализ износостойкости алмазных правящих карандашей аналогичных типоразмеров, изготовленных промышленным способом по ГОСТ 607-80: тип 04, исполнение А, весовая группа алмазов 500/400 каратов, объёмная доля алмазного сырья 5 % (примерно в 2,5 раза выше, чем у экспериментальных АМК).

Торцевые части испытывавшихся образцов и карандашей истирались плоской поверхностью равномерно вращающегося круга при скоростях скольжения 0,61; 0,87 м/с и постоянной осевой нагрузке 5 Н. Определяли весовой износ образцов после прохождения равных промежутков пути трения.

Сравнительные испытания позволили выбрать предпочтительные составы, режимы ВП и ТО, обеспечившие получение образцов АМК с износостойкостью, соответствующей износостойкости промышленных алмазных карандашей, но при вдвое меньшем расходе алмазного порошка.

Список литературы

  1. Larionov V.P., Yakovleva S.P. Diamond and Metallic Composites (DMC) for Tool Making // Materials for Nontraditional Sistem of Energy Generation, Storage and Saving (General Assembly and Fourth APAM Topical Seminar). - September, 3-5, 2000, Seoul National University, Seoul. - Korea. - P. 38-47.
  2. Ларионов В.П., Яковлева С.П., Махарова С.Н., Васильева М.И. Получение алмазометаллических композитов взрывным прессованием // Химическая технология. - 2000. - №2. - С. 12-16.