Вплив кремнію та титану на формування алмазнотвердосплавних пластин інструментального призначення за умов високих тисків та температур

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorТуркевич, Володимир Зіновійович
dc.contributor.authorЛебідь, Олексій Ігорович
dc.date.accessioned2026-02-24T10:33:00Z
dc.date.available2026-02-24T10:33:00Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractМетою 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.
dc.description.abstractotherThe purpose of the master's thesis is to develop methods for obtaining new superhard composite ceramic materials of the ATP type with a heat-resistant diamond-bearing layer by sintering at high pressures and temperatures (HPHT), using such sintering activators as silicon and titanium micropowders. During the thesis, the process of preparing homogeneous mixtures of diamond micropowders with activating additives was studied, which was carried out in 2 stages: in the first, by rubbing through copper (steel) sieves of various sizes (from 60 to 20 microns), polydisperse mixtures were obtained, which were subsequently homogenized in a Teflon drum using ceramic layers (Si3N4, or VK6) in an isopropyl alcohol environment for at least 5 hours. The resulting mixtures were examined using an electron microscope in phase contrast mode and in the characteristic radiation of the constituent elements and a high degree of their homogeneity was shown. The interaction of diamond, cobalt and tungsten carbide, which are the main components of the diamond-containing layer of ATP, with activating additives: silicon, titanium and calcium carbonate in the process of obtaining ATP under conditions of high pressures and temperatures up to 2000 °C, was studied by the method of X-ray phase analysis. It was established that as the addition of silicon powder to diamond powder increases in an amount from 2 wt. % to 8 wt. %, the following chemical compounds are formed in the process of impregnation with a Co-WC eutectic solution - when adding 2 wt. % of silicon, Co2Si was recorded in the diamond-containing layer. When adding 4 wt. % of silicon, in addition to Co2Si, CoSi begins to form. When the silicon content increases to 8 wt. %, CoSi2 is also formed. When adding silicon in an amount of more than 8 wt. %, in addition to CoSi2, silicon carbide begins to form. This sequence of formation of silicon-cobalt compounds correlates well with the Co-Si diagram under atmospheric pressure conditions. Silicon does not interact with tungsten carbide. When titanium powder is added to diamond powder in an amount of 3 to 7 wt. % during the sintering of ATP, only titanium carbide is formed. According to the Co-Ti diagram, at atmospheric pressure in this system, the formation of a significant amount of intermetallics is possible. However, in our conditions of high pressures and temperatures, this is not observed, which can be explained by the high chemical affinity of titanium with carbon, which leads to the formation of titanium carbide at the points of contact of titanium with diamond. When using calcium carbonate powder additives, the formation of new compounds with cobalt was not detected. Only the decomposition of carbonate with the formation of CaC2 at low sintering temperatures is observed. The interaction of calcium carbonate with tungsten carbide and diamond was not detected. A scheme for equipping the working end of an experimental cutting-type drill bit for core drilling has been developed. The developed scheme differs from the known ones in that the cutting edges of the ATP are made using activating additives, and in well- and core-forming cutters the transverse axis of the ATP plate is located at a certain angle from the direction of the rotation vector, and in cutters located in the central part of the sectors the angle О = 90 and their cutting edges are located on the same line passing through the center of the bit.
dc.format.extent130 с.
dc.identifier.citationЛебідь, 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.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79005
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectалмазно-твердосплавні пластини
dc.subjectвисокий тиск
dc.subjectвисокотемпературне спікання
dc.subjectалмазні композити
dc.subjectбуровий інструмент
dc.subject.udc621.762
dc.titleВплив кремнію та титану на формування алмазнотвердосплавних пластин інструментального призначення за умов високих тисків та температур
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lebid_mahistr.pdf
Розмір:
4.44 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ВТМПМ)
Магістерські роботи