Румянцева Ю. Ю. Розробка зносостійких композиційних матеріалів на основі cBN, армованих мікроволокнами тугоплавких сполук, для різального інструменту

Дисертація присвячена встановленню закономірностей впливу хімічного складу, морфології добавок та технології отримання на структуроутворення та властивості різальних матеріалів із низьким вмістом cBN. В роботі було розглянуто науково-технічні засади формування композитів на основі кубічного нітриду бору групи BL як робочих елементів зносостійкого різального інструменту для високошвидкісної обробки високолегованих сплавів на основі заліза. Розглянуто взаємодії компонентів при спіканні під високим тиском композитів на основі сBN та структурні особливості полікристалічних матеріалів на основі сBN (PсBN). Показано переваги нових зв’язок (TaN, NbN) порівняно з традиційно застосованими для виготовлення матеріалів інструментального призначення на основі сBN групи BL (TiC, TiN). Проаналізовано основні механізми зношування інструментів на основі кубічного нітриду бору та показано, що в умовах високошвидкісного точіння переважає хімічний та окисний знос різального інструменту. Показано вплив хімічної природи мікроволокон на фазовий склад та властивості композитів. Показано, що за умови оптимізації параметрів спікання додавання мікроволокон до зразків зі зв’язкою TaN призводить до підвищення як твердості (з 20–25 ГПа для неармованого до 25–40 ГПа для армованого), так і тріщиностійкості (з 2,0–2,2 до 3,6–4,0 МПа•м1/2 за навантаження на індентор 24,5 Н). Уперше встановлено наявність механізмів самоармування в системах cBN–TaN–Al–SiCw та cBN–TaN–Al–Si3N4w. Вперше показано вплив морфології добавок на стійкість до окиснення, електропропровідність та працездатність різального інструменту на основі cBN зі зв'язкою NbN, спеченого за оптимальної температури спікання (2000 °C), та розкрито їх взаємозв'язок. Показано, що, враховуючи високі значення твердості, тріщиностійкості, модуля пружності (E= 587 – 670 ГПа, HV = 23 – 28 ГПа, K1C = 5,56 – 7,05 МПа•м1/2 ) , величину та характер провідності зразків на основі cBN зі зв’язкою NbN, отримані керамоматричні композити можуть бути перспективними в таких галузях, як ядерна фізика та атомна промисловість. Композити, виготовлені в рамках дисертаційної роботи, пройшли науково-дослідну перевірку на підприємстві «Івченко-ПРОГРЕС», зразки композитів систем cBN–NbN–Al–Al2O3w та cBN–NbN–Al–SiCw отримали позитивну оцінку для подальшого впровадження при обробці сплавів на основі заліза.