ФОРМИРОВАНИЕ АБРАЗИВНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ МЕДЬ-ТИТАН-АЛМАЗ Емельянова М.А.,Тарасов П.П.

Северо-восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова


Номер: 4-3
Год: 2014
Страницы: 73-76
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

система, порошок, смесь, пресс-форма, пористость, спекание, твердость, алмаз, абразивный материал, system, powder, blend, the press-form, porosity, sintering, hardness, diamond, abrasive material

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

На основе классического представления об объемных изменениях порошковых тел при твердофазном спекании исследовалась возможность формирования абразивного материала на основе медь - титан - алмаз. Изделия, полученные методом порошковой металлургии, не изменяли свои формы и размеры, что упрощало дальнейшую их обработку. Наилучшие свойства показали образцы, содержащие в равных долях металлическую связку и алмазный порошок.

Текст научной статьи

С повышением температуры спекания возникает интенсивность растворения титана в твердой фазе, поэтому, чем выше температура, тем быстрее СS достигает своего предела. Несмотря на столь интенсивный процесс растворения титана в меди, приводящий к росту, образцы со значительной пористостью претерпевают усадку при высокой температуре спекания. Следовательно, в этих условиях, кроме процесса сплавоoбразования, за усадку отвечает и процесс перегруппировки, который оказывается возможным лишь при достаточном количестве жидкой фазы и высокой пористости. При этом коэффициент R, который учитывает этот дополнительный процесс, становится меньше единицы. На рис. 1. показаны зависимости твердости прессовок, спеченных при температурах 850; 900; 950 и 1000 0С при содержании титана 1; 2; 3 и 4 ат. % Рис. 1. Зависимость твердости системы Cu-Ti от температуры спекания при содержании СTi %: ▼- 1 - 1; ■ - 2 - 2; ▲- 3 - 3; ● - 4 - 4 ат. % Как видно из этого рисунка, большую твердость имеют образцы с концентрацией 4 ат. % титана, при всех заданных температурах спекания. Следовательно, концентрация титана влияет на твердость данной системы. Кроме того с повышением температуры твердость увеличивается. Исходя из вышеуказанного, для определения температуры спекания нужны 4 образца с исходной пористостью 30 %, а концентрация титана 4 %, алмазного порошка (20/14) - 50 % от объема прессовки [1-3]. Полученные навески также прессовали методом двухстороннего прессования и спекали при тех же температурах (850, 900, 950, 1000 0С). Спекание начали с высокой температуры (1000 0С), чтобы найти верхнюю границу режима спекания. При этой температуре алмаз превратился в графит, образец стал рыхлым. В последующих опытах спекание проводили при 950, 900,850 0С, и было установлено, что при этих температурах образцы сохраняют свою форму и дают не плохую твердость (рис. 2). Однако наибольшей твердостью обладал абразивный материал, сформированный из металлической связки Cu - Ti - алмаз спеченный при 850 0С. Для изучения зависимости твердости от дисперсности алмазного порошка мы изготовили образцы высотой 5 мм. Рис. 2. Влияние температуры спекания на твердость абразивного материала на основе Cu - 4 ат. % Ti - алмаз (20/14) Образцы изготавливались на основе металлической связки Cu - Ti и алмазного порошка с зернистостью АСН10/7, АСН20/14, АСН40/28 [5, 6]. Рис. 3. Влияние зернистости на твердость абразивного материала на основе Cu - 4 ат. % Ti Полученные образцы с h0 = 20 % спекались при температуре 850 0С в течение одного часа. Выбор температуры определялся сохранностью абразивного материала. Наибольшей твердостью обладал образец с добавлением алмазного порошка АСН 40/28 (рис 3). Поэтому этот порошок был выбран для дальнейших исследований. Для исследования влияния концентрации алмазного порошка АСН с зернистостью 40/28 на твердость материала на основе Cu - Ti - алмаз изготавливались образцы методом прессования и спекания [2]. Образцы, содержащие различную концентрацию алмазного порошка, имели разную компактную плотность, которая рассчитывалась по известной методике [1]. Результаты измерения показали, что твердость прессовок на основе Сu - 4 ат. % Ti без содержания алмаза равна 19Н15Т. При увеличении содержания алмазного порошка значение твердости увеличивается до 30Н15Т (рис. 4.) Рис.4. Влияние концентрации алмазного порошка на твердость абразивного материала на основе Сu - 4 ат. % Ti - алмаз Это объясняется тем, что алмаз, будучи самым твердым минералом, привносит свою твердость в твердость абразивного материала, что указывает на прочную связь металлической связки с алмазным порошком. Таблица 1 Расчет массы навесок в зависимости от концентрации алмазного порошка зернистостью 40/28 марки АСМ Соотношение металлической связки и алмазного порошка в % Масса навески Cu -Ti (г) Масса навески АСМ 40/28 (г) Масса навески 50% Cu - Ti 50 % ACM 40/28 3,27 1,12 4,38 62,5% Cu - Ti 37,5% ACM 40/28 3,44 0,84 4,38 75% Cu - Ti 25% ACM 40/28 3,705 0,56 4,38 87,5% Cu - Ti 12,5% ACM 40/28 4,10 0,28 4,38 Результаты испытаний на износ образцов с различной дисперсностью и различным содержанием алмазного порошка, показаны на рис. 5 и 6. Как видно из рисунка 5 износ абразивного материала растет с увеличением зернистости алмазного порошка. Это объясняется уменьшением концентрации алмазного порошка, который своим присутствием привносил в общую твердость абразивного материала твердость алмаза. Рис. 5. Зависимость потери массы абразивного материала (1) и контр тела (2) от зернистости алмазного порошка Рис.6. Зависимость потери массы абразивного материала (1) и контр тела (2) от зернистости алмазного порошка Возможно, на твердость абразивного материала будет влиять и зернистость алмазного порошка, так как качество сцепления металлической матрицы не определяется только концентрацией. На основе полученных результатов испытаний, мы провели расчет потери массы абразивного материала и контр тела. Как видно из рис. 6, с уменьшением содержания алмазного порошка износ абразивного материала увеличивается, контр тела - уменьшается. Это объясняется тем, что уменьшение твердой составляющей в абразивном материале не препятствует потере ее масс, а шлифующий материал, не испытывая трения, почти не изнашивается. Расход алмазного сырья напрямую связан с потерей массы абразивного материала и составляет примерно 0,05-0,1 карат.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.