Вплив кремнію та титану на формування алмазнотвердосплавних пластин інструментального призначення за умов високих тисків та температур
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Метою магістерської роботи є розроблення способів отримання
спіканням при високих тисках і температурах (HPHT) нових надтвердих
композиційних керамічних матеріалів типу АТП із термостійким
алмазоносним шаром, застосовуючи при цьому такі активатори спікання як
мікропорошки кремнію та титану.
Протягом виконання магістерської дисертації було вивчено процес
приготування гомогенних сумішей алмазних мікропорошків із активуючими
добавками, який було здійснено в 2 етапи: на першому, шляхом протирання
через мідні (стальні) сита різного розміру (від 60 до 20 мкм) були отримані
полідисперсні суміші, які в подальшому гомогенізувалися в тефлоновому
барабані за допомогою керамічних шарів (Si3N4, або ВК6) в середовищі
ізопропилового спирту на протязі щонайменше 5 год. Отримані суміші було
досліджено за допомогою електронного мікроскопу в режимі фазового
контрасту та в характеристичному випромінюванні складових елементів і
показано високий ступінь їх однорідності.
Методом рентгенофазового аналізу досліджена взаємодія алмазу,
кобальту і карбіду вольфраму які є основними компонентами алмазовмістного
шару АТП з активуючими добавками: кремнієм, титаном і карбонатом кальцію
в процесі отримання АТП в умовах високих тисків і температур до 2000 ОС.
Встановлено, що по мірі збільшення добавок порошку кремнію в алмазний
порошок в кількості від 2 мас. % до 8 мас. %. в процесі просочування
евтектичним розчином Со-WC утворюються наступні хімічні сполуки – при
додаванні 2 % мас. кремнію в алмазовмісному шарі зафіксовано Co2Si. При
додаванні 4 мас. % кремнію окрім Co2Si починає утворюватися CoSi. При
збільшенні вмісту кремнію до 8 мас. % утворюється також CoSi2.При
додаванні кремнію в кількості більше 8 мас. % окрім CoSi2 починає
утворюватись карбід кремнію. Така послідовність утворення сполук кремнію
з кобальтом добре корелює з діаграмою Co-Si в умовах атмосферного тиску. З
карбідом вольфраму кремній не взаємодіє.
При додаванні порошку титану в алмазний порошок в кількості від 3 до 7
мас. % в процесі спікання АТП утворюється тільки карбід титану. Згідно з
діаграмою Со-Ті при атмосферному тиску в цій системі можливе утворення
значної кількості інтерметалідів. Однак в наших умовах високих тисків і
температур цього не спостерігається, що можна пояснити високою хімічною
спорідненістю титану з вуглецем яка приводить до утворення карбіду титану
в точках контакту титану з алмазом.
При використанні добавок порошку карбонату кальцію утворення нових
сполук з кобальтом не виявлено. Спостерігається тільки розпад карбонату з
утворенням СаС2 при низьких температурах спікання. Взаємодії карбонату
кальцію з карбідом вольфраму і алмазом не виявлено. Розроблено схему
оснащення робочого торця експериментальної бурової коронки різального
типу для буріння з відбором керна.
Розроблена схема відрізняється від відомих тим, що різальні крайки АТП
виготовлені з використанням активуючих добавок, причому у свердловино- і
керноутворюючих різців поперечна вісь пластини АТП розташована під
певним кутом від напрямку вектора обертання, а у різців, розмішених в
центральній частині секторів кут
О = 90 і їх різальні крайки розташовані на
одній лінії, що проходить через центр коронки.
Опис
Ключові слова
алмазно-твердосплавні пластини, високий тиск, високотемпературне спікання, алмазні композити, буровий інструмент
Бібліографічний опис
Лебідь, О. І. Вплив кремнію та титану на формування алмазнотвердосплавних пластин інструментального призначення за умов високих тисків та температур : магістерська дис. : 132 Матеріалознавство / Лебідь Олексій Ігорович. - Київ, 2025. - 130 с.