Разработка механически легированной наномодифицированной связки Fe-Cu-Co-Ni для режущего алмазного инструмента

Применение режущего алмазного инструмента имеет большое значение в промышленных процессах. С его помощью производят обработку объектов широкого ряда размеров и материалов: каменных пород различной природы, бетона, чугуна, стали. Промышленность предлагает обширную номенклатуры режущего инструмента: канатные и дисковые пилы, сверла и т.д. Основным элементов этих изделий являются сегменты, состоящие из матрицы (связки) и, удерживаемой ею алмазов, обеспечивающих режущую нагрузку. Для нормальных условий работы инструмента, связке необходимо обладать высокими значениями ударной вязкости, прочности и твердости. Помимо этого, она должна обеспечивать синхронность износа режущих плоскостей и отвод тепла из зоны резания.

            В данной работе предлагается новый метод получения материала, близким по свойствам к связке MX1480 (Eurotungstene, Франция) – смешивание элементных металлических порошков отечественного производства Fe, Cu, Co, Ni в планетарно-центробежных мельницах (ПЦМ) при различных режимах и введение в шихту наноразмерных частиц (h-BN, WC, ZrO₂). Используя такие добавки, можно добиться дисперсного упрочнения исследуемых материалов, что позволяет увеличить значения некоторых свойств, например, прочности.

В ходе работы изучалось влияние содержания Ni (5-30 масс.%) на процессы смешивания связки и ее свойства (твердость, прочность, ударная вязкость). Прочность при изгибе образцов 5, 20 и 30 % Ni составила 1070 – 1100 МПа, а твердость пролегает в диапазоне от 98 до 101 HRB.  Ударная вязкость с увеличением содержания Ni растет с 5 до 9 Дж/мм². Полученные результаты позволяют сказать о достижении и опережении свойств МХ1480 (1050 МПа; 3,1 Дж/мм²), незначительно уступая в значениях твердости. Добавлением наночастиц ZrO₂, WC и h-BN в связки, удалось увеличить их прочность на 50-100 МПа и твердость на 5-7 HRB. Проведенные трибологические испытания, имитирующие реальный износ инструмента, показали, что износ связок с 5% и 30% Ni составил 72·10^-6·мм³ /Н/м и 7,4·10^-6·мм³ /Н/м, а для MX1480 - 195·10^-6·мм³ /Н/м.