Technological properties of metallic-diamond tools manufactured by SPS process

• Autorzy: Bączek E.

Identyfikatory

DOI

doi.org/10.17814/mechanik.2018.12.204

Warianty tytułu

PL

Właściwości użytkowe narzędzi metaliczno-diamentowych wytworzonych metodą SPS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of the technological properties of impregnated diamond tools fabricated via spark plasma sintering (SPS) during the process of grinding and cutting of highpurity oxides ceramics (ZrO2) stabilized with Y2O3 or MgO. As a metal matrix the water atomized tin bronze and steel-based matrix was used. After sintering, an analysis of microstructure was conducted using scanning electron microscopy. The resulting materials were tested for the apparent density determined by Archimedes’ method, Rockwell hardness (scale B), Young’s modulus, as well as for the technological properties. The performance results of obtained diamond composites were compared with commercial diamond wheel fabricated by HP (hot pressing), usually employed in the grinding of ceramics. Results showed that diamond tools based on Cu-Sn and steel, obtained by SPS, may be successfully used as a matrix in the impregnated diamond tools for cutting or grinding of high-purity oxides ceramics.

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych, mechanicznych i użytkowych narzędzi diamentowych wytworzonych metodą SPS (spark plasma sintering) w procesie szlifowania i cięcia półwyrobów z zaawansowanej ceramiki technicznej korundowej i cyrkonowej stabilizowanej tlenkiem itru (Y2O3) lub magnezu (MgO). Jako materiał osnowy zastosowano rozpylany wodą proszek brązu cynowego oraz stal stopową. Wykazano, że materiały zaproponowane na osnowę zapewniają uzyskanie wysokich właściwości użytkowych narzędzi diamentowych otrzymanych metodą SPS w porównaniu z narzędziami diamentowymi otrzymanymi metodą prasowania na gorąco (HP).

Słowa kluczowe

EN

impregnated diamond tools; metal matrix composites; spark plasma sintering; SPS; hot pressing; grinding/cutting process; high-purity oxides ceramics

PL

narzędzia metaliczno-diamentowe; osnowa metaliczna; spiekanie SPS; hot pressing; proces cięcia i szlifowania; zaawansowana ceramika techniczna

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 91, nr 12
• Strony: 1140--1143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Bączek E.

• The Institute of Advanced Manufacturing Technology, Krakow

Bibliografia

• 1. Reckziegel A. “Technical paper properties and applications of high-performance ceramics made of zirconia”. Mannheim Revision, FRIATEC AG, 2015; http://www.friatec-ceramics.com/images/fa-properties-zirconia.pdf.
• 2. Smuk B., Szutkowska M., Walter J. “Alumina ceramics with partially stabilized zirconia for cutting tools”. Journal of Materials Processing Technology. 133 (2003): pp. 195–198.
• 3. Staniewicz-Brudnik B., Bączek E., Skrabalak G. “The new generation of diamond wheels with vitrified (ceramic) bonds”. Sintering Techniques of Materials. Thandalam, Chennai, India: INTECH. Arunachalam Lakshmanan Saveetha Engineering College, 2015, pp. 53–76.
• 4. Konstanty J. “Powder metallurgy diamond tools”. Metal Powders Technology. Oxford: Elsevier, 2005.
• 5. Konstanty J. “Cobalt as a Matrix in Diamond Impregnated Tools for Stone Sawing Applications”. Krakow: AGH University of Science and Technology, 2002.
• 6. Tillmann W., Kronholz C., Ferreira M., Knote A., Theisen W., Schütte P. “Comparison of different metal matrix systems for diamond tools fabricated by new current induced short-time sintering processes”. PM2010 World Congr. – Diam. Tools. Manuscr. Ref. by Dr José M Sanchez. Spain: CEIT, 2010.
• 7. Schmidt J., Knote A., Armbrüster M., Weißgärber Th. “Spark plasma sintering of diamond impregnated wire saw beads”. Diam. Appl. Technol. 64 (2011): pp. 35–40.
• 8. Handtrack D., Despang F., Kieback B., Reinfried N., Grin Y. “Fabrication of ultra-fine grained and dispersion-strengthened titanium materials by spark plasma sintering”. Mater. Sci. Eng. 437 (2006): pp. 423–429.
• 9. Schmidt J., Weißgärber Th., Schubert T. “Spark plasma sintering of intermetallics and metal matrix composites”. Euro PM2005 Sinter. II (2005).
• 10. Zhou X., Wang Y., Li T., Li X., et. al. “Fabrication of diamond-SiC-TiC composite by a spark plasma sintering-reactive synthesis method”. J. Eur. Ceram. Soc. 35 (2015): pp. 69–76.
• 11. Luo C., Qi Y., Pan C., Yang W. “Diamond synthesis from carbon nanofibers at low temperature and low pressure”. Nat. Publ. Gr. 2015: pp. 1–6.
• 12. Grasso S., Hu Ch., Maizza G., Sakka Y. “Spark plasma sintering of diamond binderless WC composites”. J. Am. Ceram. Soc. 95 (2012): pp. 2423–2428.
• 13. Yunga D.L., Cygan S., Antonova M., Jaworska L., Hussinova I. “Ultra high-pressure spark plasma sintered ZrC-Mo and ZrC-TiC composites”. Int. J. Refract. Metals Hard Mater. 16 (2016): pp. 201–206.
• 14. Knaislova A., Novak P., Cygan S., Jaworska L., Cabibbo M. “High- -pressure spark plasma sintering (HP SPS): A promising and reliable method for preparing Ti-Al-Si Alloys”. Materials. 10, 5 (2017): pp. 6–13.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).