Шихта на основе карбида бора для получения спеченного керамического материала

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты наоснове карбида бора для получения спеченного керамического материала. Сущность изобретения: указанная шихта, содержащая бор, дополнительно содержит карбид молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.%: бор 1- 20,карбид молибдена 0,5-10, карбид бора - остальное. Износостойкость материала повышается в 1,5 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТичЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/-, 2 (21) 4812366/02 (22) 09.04.90 (46) 23.07.92. Бюл. Ь 27 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) П.С. Кислый, M.À. Кузенкова, Ю.В. Бев за, Р.К. Куцаров, Г, В; Георгиев и М.С. Димов (56) Патент США Гч 4005235, .кл. 428-36, опублик,1977.

1. Amer. Ceram. Soc., 1979, v.62, РЬ 3-4, р.149 — 153. (54) ШИХТА НА ОСНОВЕ КАРБИДА БОРА

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к керамическим . твердым и износостойким материалам,.Которые могут найти применение в качестве пескоструйных сопел, подшипников,. высокотемпературных инденторов, неперетачиваемых пластин и пр.

Известна шихта для получения магериала на основе карбида бора (В4С), содержащая в качестве второй фазовой составляющей карбид вольфрама (WC).

Недостатком материала из,данной шихты является его низкая износостойкость из: за невысокого уровня механическйх свойств.

Наиболее близкой к изобретению является шихта, содержащая карбид бора и бор, Недостатком данной шихты является ее низкая износостойкость из-эа выСакой хрупкости (низкой вязкости разрушения).

Целью изобретения является повышение иэносостойкости за счет увеличения вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что шихта помимо карбида бора и бора допол„„5U„„1749285 А1 (я)5 С 22 С 29/02, В 22 F 1/00, С 04 В 35/56 (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к со-: ставу шихты на=основе карбида бора для получения спеченного керамического материала-. Сущность изобретения: указанная аихта, с одержащая бор, дополнительно содержит карбид молибдена при следующем соотношении компонентов, мас. : бор 1. 20, карбид молибдена 0,5 — 10, карбид, бора — остальное. Износостойкость материала повышается в 1,5 раза. 1 табл. г

° ° нительно содержит карбид. молибдена при соотношении компонентов, мас.7: .Бор - . 1-20

Карбид молибдена 0,5-10 Карбид бора Остальное

Керамический материал из данной шихты получают горячим прессованием при

2000 — 2250 С, давлении 10 — 35 МПа в графи- 4 товых пресс-формах.. Ф

В результате взаимодействия компо- 0 нентов шихты в условиях горячего прессова- 1 ния происходит связывание свободного Q() углерода бором по реакции (Я

4B+ С- В4С что приводит к увеличению твердостй и прочности материала. Протекание реакции

5В4С + 4М02Се 4М02В5+ 9С приводит к появлению в структуре материала борида молибдейа (Mo2Bg) и свободного углерода (С), который полностью или частично связывается введением в шихту бора.

Борид молибдена, располагаясь no rðàíèцам зерен. повышает вязкость разрушения материала и, следовательно, износостой1749285 кость при содержании в шихте карбида молибдена не менее 0,5%, Взаимное влияние

В4С и МогВь приводит к повышению вязкости разрушения, это объясняется воэникновенйем вокруг включений МогВ5 напряжений, препятствующих распространению трещин. Увеличение содержания в шихте В и МогС более чем на 20 и 10 мас.% соответственно отрицательно сказывается на твердости и прочности материала и его износостойкости. Благодаря введению в шихту помимо карбида бора добавок бора и карбида молибдена в предлагаемых количествах, удается получить высокий комплекс механических свойств, т.е. одновременно высокую твердость, прочность, вязкость разрушения и износостойкость, Пример. Смесь порошков 84 мас. карбида бора, 10 мас.% бора и 6 мас, карбида молибдена зернистостью менее 45 мкм, взятую в.количестве 100 r, грайулируют, перетирая через сито с диаметром отверстий 500 мкм и более, засыпают .в графитовую пресс-форму и прессуют при

2200 С, давлении 3,0 МПа и времени выдержки 15 мин. Из горячепрессованных заготовок пористостью менее 2 изготавливают . полые цилиндры с внутренним диаметром 8 мм, внешним 25 мм, длиной 50 мм, которые . затем подвергают испытаниям на микротвердость (твердость по Виккерсу при нагрузке 5 кгс), прочность при изгибе (трехточечный изгиб образцов размерами

ЗхЗх25 при базе испытаний 20 мм), вязкость разрушения (измеряют индентированием пйрамидой Виккерса) и на относительную износостойкость при аэроабразивном износе (измеряют на дробеструйном аппарате

334М с использованием дроби колотой, кварцевого песка с расходом 1500 кг/ч, давлением воздуха на входе 6 МПа, временем испытания 900 ч) по отношению к материалу из шихты, содержащему 90 мас.% карбида бора и 10 мас. бора.. Своиства полученного материала; микротвердость 26,5 ГПа; предел прочности при изгибе 440 МПа; вязкость разрушения

4,8 МПа,м; относительная иэносостойуг, 5 кость 1,6, Проводят ряд опытов с различным содержанием компонентов заявляемой шихты.

Результаты опытов приведены в табли10 це. Анализ таблицы пОказывает, что износостойкость материала при абразивном износе определяется сочетанием величин макротвердости, предела прочности при изгибе и вязкости разрушения.

В опыте 6 количество бора в шихте меньше 1%, поэтому получено низкое зна-. чение прочности при изгибе, что отрица20 тельно сказывается на износостойкости.

В опыте 7 бора и карбида молибдена в шихте меньше, чем необходимо, поэтому низки как прочность при изгибе, так и вязкость разрушения, что влечет за собой уменьшение износостойкости. В опыте 8 много бора и карбида молибдена, поэтому . материал имеет низкую макротвердость и износостойкость.

Увеличение износостойкости предлагаемого материала (опыты 1-5) по отношению к прототипу (опыт 9), как видно из данных таблицы, получено благодаря увеличению вязкости разрушения за счет введения карбида молибдена, Формула изобретения

Шихта на основе карбида бора для получения спеченного керамического материала, содержащая бор, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойко40 сти материала, она дополнительно содержит карбид молибдена при следующем соотношении компонентов,.мас.%:

Bop : 120

Карбид молибдена 0,5-1 0,6

Карбид бора Остальное

1749285

Составитель Э. Залманова

Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор Н.Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2566 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5