Influence of reinforcement by the whiskers of Si₃N₄ and Mg₂B₂O₅ on the properties of cBN-based composites

Abstract

Three types of cBN-based composites (without whiskers, reinforced with whiskers of Si₃N₄ and reinforced with whiskers of Mg₂B₂O₅) have been obtained by High Pressure-High Temperature (HPHT) sintering. Density, Young modulus, hardness, Poisson ratio and fracture toughness have been measured for all samples. cBN-based composites, that were reinforced by the whiskers of Si₃N₄, are characterized by better mechanical properties (hardness, fracture toughness) thаn non-reinforced cBN-based composites. But reinforcement by Mg₂B₂O₅ whiskers was insufficient, because Mg₂B₂O₅ whiskers have low thermochemical stability.

Методом высокотемпературного спекания под высоким давлением (HPHT спекание) было получено три вида композитов на основе сBN (без микроволокон, армированные микроволокнами Si₃N₄ и армированные микроволокнами Mg₂B₂O₅). Для всех образцов были измерены плотность, модуль Юнга, коэффициент Пуассона и трещиностойкость. Композиты на основе сBN, армированные микроволокнами Si₃N₄, обладали лучшими механическими свойствами (твердость, трещиностойкость), чем неармированные композиты. Армирование микроволокнами Mg₂B₂O₅ оказалось неэффективным вследствие их низкой термохимической стабильности.

За допомогою методу високотемпературного спікання під високим тиском (HPHT синтезу) було отримано три види композитів на основі сBN (без мікроволокон, армовані мікроволокнами Si₃N₄ і армовані мікроволокнами Mg₂B₂O₅). Для усіх композитів були визначені модуль Юнга, коефіцієнт Пуасона та тріщиностійкість. Композити на основі сBN, армовані мікроволокнами Si₃N₄, мали кращі механічні характеристики (твердість, тріщиностійкість), ніж неармовані. Армування мікроволокнами Mg₂B₂O₅ виявилось неефективним внаслідок їх низької термохімічної стабільності.