Армування матеріалу на основі кубічного нітриду бору мікроволокнами карбіду кремнію

Abstract

Надтверді матеріали – відома група матеріалів для різання металу. Ці матеріали є більш ефективними, енергозберігаючими та екологічними порівняно з традиційними інструментами. Надтверді матеріали мають не тільки найвищий рівень твердості (твердість алмазу – 80–100 ГПа, твердість cBN – 40 ГПа), а й відмінні механічні, термічні, оптичні, акустичні, електричні та хімічні властивості. На жаль, ці різальні матеріали мають і деякі недоліки: тенденцію до окислення, графітизації та незадовільний рівень тріщиностійкості. Одним із відомих способів підвищення в'язкості руйнування та довговічності інструменту є армування мікроволокнами. Армування мікроволокнами широко використовувалося для інших груп матеріалів для різання, але наразі в літературі немає інформації про армування мікроволокнами матеріалів на основі cBN. Отже, у цій роботі було використано цей принцип зміцнення для створення нового надтвердого матеріалу на основі cBN, TaN та Al за рахунок додавання мікроволокон з карбіду кремнію.

Cверхтвердые материалы – широко известная группа материалов для резания. Эта группа материалов отличается более высокой эффективностью при резке металла, высокой точностью, экономией энергии и большей экологичностью по сравнению с более традиционными инструментами. Сверхтвердые материалы обладают не только максимальной твердостью (твердость алмаза – 80–100 ГПа, твердость cBN – 40 ГПа), но и отличными механическими, тепловыми, оптическими, акустическими, электрическими и химическими свойствами. К сожалению, эти режущие материалы также имеют некоторые недостатки, такие как склонность к окислению, графитизации и неудовлетворительный уровень трещиностойкости. Одним из хорошо известных способов улучшения трещиностойкости и срока службы инструмента является армирование микроволокнами. Армирование микроволокнами широко использовалось для других групп режущих материалов, но в настоящее время в литературе отсутствует информация о результатах армирования микроволокнами материалов на основе cBN. Следовательно, в этой работе этот принцип армирования использовался для нового сверхтвердого материала на основе cBN, TaN и Al путем добавления микроволокон карбида кремния.

Superhard materials – well-known group of materials for metal cutting. These materials are more effective, energy saving and more environmental friendliness compared to traditional tools.. Superhard materials have not only highest level of hardness (hardness of diamond- 80–100 GPa, hardness of cBN – 40 GPa), but they have also excellent mechanical, thermal, optical, acoustic, electrical and chemical properties. Unfortunately, these cutting materials also have some disadvantages, like a tendency to oxidation, graphitization and unsatisfactory level of fracture toughness.. One of the well-known ways of improving fracture toughness and tool life is the use of whisker-reinforcement. Whisker-reinforcement was widely used for other groups of cutting materials, but nowadays literature data doesn’t have any information about whisker-reinforcement of cBN-based materials. Hence, in this work this principle of reinforcement was used for novel superhard material based on cBN, TaN and Al due to the addition of silicon carbide whiskers.