Nowy materiał kompozytowy - diament w osnowie węglika wolframu na narzędzia skrawające do obróbki materiałów drewnopochodnych

• Autorzy: Rosiński M. , Wachowicz J. , Ściegienko A. , Michalski A.

Warianty tytułu

EN

New composite material - diamond in a sintered carbide matrix intended for the machining of wood-based materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W obróbce materiałów drewnopochodnych narzędzia z węglików spiekanych coraz częściej zastępowane są narzędziami ze spiekanego polikrystalicznego diamentu (PCD - ang. Polycrystalline Diamond), ze względu na ich wielokrotnie większą odporność na zużycie ścierne w stosunku do węglików spiekanych. Wysoka cena narzędzi z ostrzami z PCD wynika głównie z wysokich kosztów spiekania diamentu. Także odporność na kruche pękanie ostrzy PCD jest znacznie mniejsza od węglików spiekanych. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań kompozytów, zawierających 30% obj. diamentu w osnowie WC6Co, które spiekano metodą PPS (Pulse Plasma Sintering) w warunkach nietrwałości termodynamicznej diamentu. Powszechnie węgliki spiekane, w zależności od zawartości kobaltu, spieka się w temperaturze 1400-1500°C. Temperatura ta jest jednak zbyt wysoka dla konsolidacji kompozytów z węglika spiekanego umacnianego cząstkami diamentu. Diament w temperaturze spiekania WCCo jest fazą niestabilną i ulega grafityzacji. W metodzie PPS do nagrzewania spiekanego materiału wykorzystuje się silnoprądowe impulsy elektryczne, otrzymywane przez rozładowanie baterii kondensatorów. Proces spiekania przeprowadzono w temperaturze 1050°C przez 5 min. Specyficzne warunki spiekania silnoprądowymi impulsami stosowanymi w metodzie PPS pozwoliły uzyskać gęste spieki o wymiarach: wysokość - 1,8 mm i średnicy - 20 mm, charakteryzujące się mocnym wiązaniem pomiędzy cząstkami diamentu, a osnową z węglika spiekanego. Badania składu fazowego kompozytu oraz obserwacje mikrostruktury nie wykazały grafityzacji diamentu. Kompozyt WC6Co/diament ma większą twardość i większe przewodnictwo cieplne w porównaniu do węglika spiekanego WC6Co.

EN

For the sake of significantly higher wear resistance of sintered diamond than cemented carbides, wood machining tools made from cemented carbides are increasingly replaced with sintered diamond tools (PCD -Polycrystalline Diamond). High prices of PCD blade tools are brought about the high cost of diamond sintering. Also the fracture toughness of PCD blades is smaller than the cemented carbides. This paper presents the results of examination of the composites containing 30 vol.% of diamond distributed in the WC-6 wt.% Co matrix, that were sintered by using the PPS method (Pulse Plasma Sintering). The sintering process was conducted in the conditions of thermodynamic instability of diamond. Cemented carbides are commonly sintered at 1400-1500 °C, depending on the cobalt content. Diamond is unstable at the sintering temperatures of cemented carbides and therefore transforms into graphite. PPS is the sintering method in which a sintered material is heated by periodically repeated high-current electric pulses generated by discharging a capacitor battery. The sintering process was conducted at a temperature of 1100 °C for 5 min. Due to specific sintering conditions during the PPS process, dense sinters of 1.8 mm in height and 20 mm in diameter, showing the strong bonding between diamond particles and the sintered carbide matrix, were obtained. The X-Ray analysis and SEM observations revealed no diamond into graphite transformation. Hardness and thermal conductivity of the WCCo /diamond composites were higher than measured for the cemented carbide WC6Co.

Słowa kluczowe

PL

PPS (Pulse Plasma Sintering); diament; kompozyt; węglik spiekany WCCo

EN

PPS (Pulse Plasma Sintering); diamond; composite; tungsten carbide (WCCo)

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 64, nr 3
• Strony: 329--332
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Rosiński M.

autor

Wachowicz J.

autor

Ściegienko A.

autor

Michalski A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Wolf M. , Dreher R: Ind Diamond Rev., 41, (5), (1981), 254.
• [2] Herbert S.: Ind. Diamond Rev., 47, (3), (1987), 100.
• [3] Jennings M.: Ind. Diamond Rev., 49, (3), (1989), 150.
• [4] Caroline J.E., Lau W.M.: J. Mater. Proc. Tech., 102, (2000), 25.
• [5] Hooper R.M., Henshall J.L., Klopfer A.: International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 17, (1999), 103.
• [6] D’Errico G.E., Calzavarini R.: J. Mater. Proc. Techn., 119, (2001), 257.
• [7] Glmeir W.K.: Ind. Diamond Rev., 38, (11), (1978), 395.
• [8] Schimmel P.: Ind. Diamond Rev., 42, (6), (1982), 348.
• [9] Uspenskaya KC, Tomashev UN, Fedoceev DV.: J. Phys. Chem., 56, (1982), 495, (Russian).
• [10] Fedoseev DV, Buhovest VL, Vnukov SP.: Surface, (1980), 1-92 (Russian).
• [11] Moriguchi H, Tsuduki K, Ikegaya A, MiyamotoY, Morisada Y.: Int. J. Ref. Met. Hard Mater., (2007), 25-237.
• [12] Shi XL, Shao GQ, Duan XL, Xiong Z, Yang H.: Diamond Related Mater, 15, (2006), 1643.
• [13] Michalski A., Rosiński M.: Ceramic Transactions, 209, (2010), 219.
• [14] Michalski A., Rosiński M.: Inżynieria Materiałowa, 1, (2010), 713.
• [15] Michalski A., Rosiński M.: J. Am. Ceram. Soc., 91, [11], (2008), 3560.