Разработка безвольфрамовых твердых сплавов системы (Ti, Cr) B2-FeMn-FeV для высокоизносостойкого бурового инструмента
Диссертация
Проведено комплексное исследование нового сплава ТХБ при различном содержании в нем основного компонента (Т1,Сг)В2. Показано, что в условиях абразивного изнашивания твердые сплавы, содержащие более 60 мае. % двойного борида титана-хрома, обладают повышенной хрупкостью, быстро изнашиваются и становятся неконкурентоспособными по отношению к сплавам ВК4-ВК6. Установлено, что снижение количества… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Научно-технические предпосылки создания безвольфрамовых твердых сплавов
- 1. 1. Твердые сплавы как основа инструментальных материалов
- 1. 2. Теоретические предпосылки создания материалов на основе двойного борида титана и хрома
- 1. 3. Цели и задачи исследования
- Глава II. Методики исследований. Материалы. Оборудование
- 2. 1. Исследуемые материалы, приготовление порошковых ^ реакционных смесей и компактных образцов
- 2. 2. Рентгеновские исследования. Качественный фазовый анализ
- 2. 3. Методы исследования физико-механических свойств
- Выводы к главе II
- Глава III. Технология получения и изучение образцов твердого сплава системы 50 мае. %(Т1,Сг)В2 — 40 мае. % ЕеМп 39 — Юмас. %ЕеУ
- 3. 1. Прессование порошковых материалов
- 3. 2. Спекание образцов состава 50 мае. %(Тл, Сг) В2 — 40 мае. %
- РеМп — 10 мае. %РеУ
- 3. 3- Исследование структуры и физико-механических свойств спеченного твердого сплава 50 мае. % (Т1,Сг)В2- 40 мае. 50% РеМп — 10 мае. % РеУ
- 3. 3. 1. Рентгенофазовый, микроструктурный и ^ микрорентгеноспектральный анализы
- 3. 3. 2. Исследование физико-механических и структурных свойств
- 3. 3. 3. Кинетические характеристики спеченного твердого сплава ^
- 50. мае. % 0П, Сг) В2 +40 мае. % РеМп +10мас. % РеУ
- 3. 3- Исследование структуры и физико-механических свойств спеченного твердого сплава 50 мае. % (Т1,Сг)В2- 40 мае. 50% РеМп — 10 мае. % РеУ
- Выводы к главе III
- Глава IV. Комплексное исследование твердого сплава
- СП, Сг) В2 — ЕеМп — ЕеУ
- 4. 1. Исследование физико-механических свойств
- 4. 2. Рентгенофазовый и микрорентгеноспектральный анализы ^ твердого сплава СП, Сг) В2 — БеМп — БеУ
- 4. 3. Кинетические характеристики твердого сплава
- 40. мас. % (Т1,Сг)В2 — 50мас. % БеМп — Юмас. % БеУ
- Выводы к главе IV
- Глава V. Технико-экономический эффект применения нового твердого сплава (Т1,Сг)В2 — БеМп — БеУ
Список литературы
- Pastor H. //1.t J. Refract. Hard Met. 1987. vol. 6, № 4. p. 196−209.
- ГОСТ 3882- 74 (ИСО 513−75, CT СЭВ 1251−78, CT СЭВ 5015−85). Сплавы твердые спеченные. Марки. М., 1998.
- Самсонов Г. В., Серебрякова Т. И., Неронов В. А. Бориды. М.: Атомиздат, 1975. -376 с.
- Меерсон Г. А., Самсонов Г. В., Котельников Р. Б., Войнова М. С., Евтеева И. И., Красненкова С. Д. //ЖНХ, 1958, т. 3, С. 898.
- Меерсон Г. А., Самсонов Г. В., Котельников Р. Б., Войнова М. С., Евтеева И. И., Красненкова С.Д.// сб. трудов «Бор» Труды конференции по химии бора и его соединений. М.: Госхимиздат, 1958, С. 158.
- Киффер Р., Браун X. Ванадий, ниобий, тантал.- М.: Металлургия, 1968. -312 с.
- Ефимов Ю. В., Барон В. В., Савицкий Е. М. Ванадий и его сплавы.- М.: Наука, 1969.-254 с.
- Pastor H. Metallic bondes: preparation of solid bodies sintering methods and properties of solid bodies. -In: Boron and refractory borides. Berlin, 1977, P.457−493.
- Пугач Э.А., Лавриненко JI.H., Филипченко С. И. Окисление сплавов на основе карбида титана// Порошковая металлургия, 1990, № 6, С. 88−91.
- Гериханов А.К., Середа H.H., Дубинин O.A., Бондаренко A.A., Носачен-ко A.M., Ковальченко М. С. Оценка энергетических характеристик разрушения твердых сплава на основе карбида титана// Порошковая металлургия, 1992, № 1, с. 92−98.
- Потапенко В.А., Коржова Н. П., Середа H.H., Гриднева И. В. Особенность формирования кольцевой структуры при твердо-жидкофазном спекании сплавов системы TiC Ni — Mo// Порошковая металлургия, 1992, № 6, С. 7582.
- Уманский А.П. Композиционные материалы на основе карбонитрида титана со связкой железо-хром // Порошковая металлургия, 2001, № 11 / 12 С.113−118.
- Подчерняева И.А., Панасюк А. Д., Евдокименко Ю. И., Кисель В. М., Ка-томинский В.П., Король A.A., Фролов Г. А., Юга А. И. Износо и окилино-стойкие покрытия на основе TiCN // Порошковая металлургия, 2001, № 5/6, С. 57−68.
- Емельянов А.Н., Туманов В. И. Температуропроводность безвольфрамовых твердых сплавов при повышенных температурах// Порошковая металлургия. 1989, № 11, G.68−69.
- Yang Fubao, Guo Jianting, Zhou Jiyang. Jinshu xuebao=Acta met. Sin. 2001. 37. № 5, C.483−487.
- Wang Hong-wei, Zhanger-lin, Zhang-hu, Zeng Song-yan: Sailiaokexue yu gongyi=Mater. Sei. and Technol. 2001, 9, № 1, C. 100−109.
- Самсонов Г. В., Эпик А. П. Тугоплавкие покрытия. M.: Металлургия 1973--С. 44.18- Бор, его соединения и сплавы //F. В. Самсонов, JI. Я. Марковский, А. Ф. Жигач, М. Г. Валяшко. Киев.: Из-во АН УССР. —1960. — 590с.
- Самсонов F.B., Винницкий И. М. Тугоплавкие соединения: М.: Металлургия. — 1976.-560 с.
- Самсонов Г. В. //Неметаллы нитриды. -М.: Метааллургия. — 1969. — 264 с.
- Борисов Ю.С., Оликер в.Е., Астахов Е. А. и др. Структура и свойства газо термических покрытий из сплавов Fe В — С и Fe — Ti — В — С //Порошковая металлургия. — 1987. -№ 4. — С.50−56.
- Егоров М.Д., Сапожников Ю. Л., Кацель P.M., Шахназаров Ю. В. Исследо вание структуры и свойств борсодержащих сплавов //Композиционные покрытия: Тез. 3-й н.-т. конф. Житомир, 1985. — С.36−37.
- Григорьев О.Н., Прилуцкий Э. В., Трунова Е. Г., Козак И. В. Структура и свойства керамики на основе боридов вольфрама, титана и карбида бора //Порошковая металлургия. -2002. № 3 / 4. — С.35−41.
- Степанова О.В., Уварова И. В. Влияние магнитно-абразивной обработки на износостойкость твердосплавных пластин с диффузионным покрытием на основе TiC //Порошковая металлургия. -2002. -№ 11/12.- С.21−29.
- Шпейзман В.В., Степанов В. А., Жога JI.B. Проблемы прочности и пластичности материалов. М.: Наука, 1979, С.43−55.
- Середа H.H., Ковальченко М. С., Цыбань В. А., Белобородов Л. Н. //Порошковая металлургия. 1985. № 13. — С.74−78.
- Schmitt-Thomas G/, Meisel Н., Dorn Н. -1/. Е. А. //Metall. 1975. — Bd. 29, № 12.-Р. 1198−1204.
- Эпик А.П. // Журн. Всесоюз. хим. общ. Им. Д. И. Менделеева. -1979. — Т. 24, № 3. — С.263−266.
- Дудко Д.А., Зеленин В. И., Петеса И.В.// Износостойкие наплавочные материалы на основе тугоплавких соединений. Киев.: Наук.думка. — 1977. -с.3−5.30. Пат. 3 937 619 (США). 1976.
- П.В. Попов, JI.B. Жога, В. В, Шпейзман, A.B. Шильников Кинетические параметры хрупкого разрушения бетона// Вестник ВолгГАСА серия: Строительство и архитектура. Волгоград. -2002. — 266с.
- Орешкин В.Д., Панасюк А. Д., Боровокова М. С. // Износостойкие наплавочные материалы на основе тугоплавких соединений. Киев.: Наук.думка. -1977. — С.36−38.
- Самсонов Г. В., Панасюк А. Д., Козина Г. К., Боровокова М. С., Нетеса И. В., Зеленин В. И. // Износостойкие наплавочные материалы на основе тугоплавких соединений. Киев.: Наук.думка. — 1977. — С.39 — 42.
- Степанов В.А., Песчанская H.H., Шпейзман В. В. Прочность и релаксационные явления в твердых телах. Л.: Наука, 1984, 246с.
- Панасюк А.Д., Дзыкович И. Я., Дьяконова Л. В., Гордань Г. Н., Прихно И. Г. Микрорентгеноспектральные исследования межфазного взаимодействия в системе (Ti, Cr) B2 (Ni-Mo)// Порошковая металлургия. -1978. — № 6. -С.65−69.
- Ковальченко М.С., Очкас Л. Ф., Юрченко Д. З. Износостойкие твердые сплавы на основе двойного диборида титана-хрома// Порошковая металлургия. -1982. № 11. С.54−57.
- Орешкина В.П., Лакин В. К. Исследование микротвердости и аэроабразивной износостойкости наплавок на основе карбида титана и диборида титана-хрома //Вопросы прикладной механики. Волгоград: 1976.
- Ковальченко М.С., Очкас Л. Ф., Винокуров В. Б. Горячее прессование двойного диборида титана и хрома// Порошковая металлургия. — 1980. № 5. -С.69−72.
- Шпейзман В.В., Вовкобой В. Б., Козачук А. И. ФХОМ, 1982, № 3, С.113−117.
- Фрейденталь A.M. Статистический подход к хрупкому разрушению// Разрушение. Математические основы разрушения. М.: Мир, 1975. — Т. 2. -С.616−646.
- Ковальченко М.С., Очкас Л. Ф., Винокуров В. Б. Кинетика уплотнения сплава на основе диборида титна при горачем прессовании. В сб.: Горячее прессование. — Киев. — 1977, С.44−49.
- Жога Л.В., Шильников А. В., Булгаков А. Т., Шпейзман В. В. Аномальная зависимость скорости ползучести с/э керамики ЦТС 19 от механических напряжений //Изв. АН СССР, сер. физ. Т. 51, № 2, 1987, С.411−414.
- Koval’chenko M.S., Ochkas L.F., Vinokurov V.B. The hot pressing of an alloy based on (Ti, Cr) B2 and a study of its properties. J. of the Less — Common Metals, 1979, № 67, P. 297−301.
- Ковальченко M.C., Май M.M. Ползучесть при горячем прессовании порошка диборида титана //Порошковая металлургия. 1973. — № 8. — С.23−27.
- Ковальченко М.С. ползучесть при горячем прессовании порошков нитрида титана, дисилицида молибдена, диборидов циркония и хрома. //Порошковая металлургия. 1973. — № 4. — С.7−13.
- Selection of hard facing allaus «Metalls», A.S.M, Novelty, ohie, 1961, 825c.
- Испытание материалов. Справочник под ред. Блюменауэра X. М.: Металлургия. -1979,448 с.
- Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия. — 1976,272 с.
- Гасик М.И., Лякишев Н. П., Емлин Б. И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия. — 1988, 784 с.
- Писаренко Г. С., Визерская Г. Е. Демпфирующие свойства некоторых жаропрочных атериалов при циклическом растяжении сжатии в условиях нормальных и высоких температур. Киев: Наук, думка. 1972. — 60с.
- Endon Y ischirowak-j. Physical Soc. Japan, 1971, v.30, № 6, P. 1614−1621.
- Волынова Т.Ф. Высокомарганцовистые стали и сплавы. М.: Металлургия. 1988. — 343с.
- Богачев И.Н., Еголаев В. Ф. Структура и свойства железомарганцовистых сплавов. М.: Металлургия, 1973, 296с.
- Богачев И.Н. Кавитационное разрушение и кавитационностойкие сплавы. -М.: Металлургия, 1972, 189с.
- Богачев И.Н., Малинов J1.C., Эксмонд Г. Д. Изв. АН СССР, Металлы, 1971, № 5, С.168−174.
- Журавлев Л.Г., Голикова В. В., Штейнберг М. С. ФММ, 1969, т.27, № 3, С.478−483.
- Соколов О.Г., Кацов К. Б. Железомарганцовистые сплавы. Киев: Наук, думка, 1982, 212с.
- Мелькер А. И. Сахин С.И., Соколов О. Г. В кн.6 Металловедение, Л.: Судпромгиз, 1963, № 7, С. 86 — 102.
- Olson G.B., Cohen М. -j. Less-Common Metals, 1972, v.28, № 1, P.107−118.
- Richman R.H. Boiling G.E. Metalltrans, 1971, v.2, P.2451−2462.
- Venables J.A. The Philosophical Magazine, 1962, v.7, № 73, P.35−40.
- Малинов Л.С., Харланова Е. Я., Голубович Л. Я. МиТОМ, 1976, № 2, С.13−16.
- Ермова Т.П., Понятовский Е. Г., Аптекарь И. Л. Журнал физической хи-* мии, 1968, T.XLII, № 3, С.748−754.
- Богачев И.Н., Еголаев В. Ф., Малинов Л. С. ФММ, 1963, т. 16, № 4, С.544−550.
- Ермова Л.С., Богачев И. Н. ФММ, 1962, т. 13, № 2, С.300−305.
- Лысак Л.И., Николин Б. И. ФММ, 1967, т.23, № 1, С.93−100.
- Макагон Ю.Н., Николин Б. И. ФММ, 1972, т.ЗЗ, № 6, С. 1271−1276.
- Макагон Ю.Н., Николин Б. И. ФММ, 1970, т.29, № 1, С.157−161.
- Потехин Б.А., Тютюков С. А., Немировский Ю. Р. ФММ, 1979, т.48, № 1,1. С.182−187.
- Фавстов Ю.К., Шульга Ю. Н. Металловедение высокодемпфирующих сплавов. М.: Металлургия, 1980, с. 270.
- Равдель М.П. В кн.: Прецензионные сплавы. М.: Металлургия, 1962, С.158−176.
- Винтайкин Е.З., Удовенко В. А., Литвин Д. Ф. и др. Изв. Вузов. Физика, 1985, № 5, С.104−117.
- Кондратов В.Н., Рудаков A.A., Коростелев В. М. др. Проблемы прочности, 1985, № 6, С.47−51.
- Волынова Т.Ф., Медов И. Б. МиТОМ, 1986, № 2, С.23−26.
- Вираховский Ю.г., Георгиевна И. Я., Гуревич А. Б., Замбржицкий В. Н., Максимова О. П., Ногаев М. С., Утевский Л. М., Энтин Р. И. ФММ, 1971, т.32, № 2, С.348−363.
- White G.H., Hoheycomb R.W. -j. Iron and Stell Insninute, 1962, v.200, № 6, P.457−465.
- Schumann H. -Die Technik, 1967, Bd 22, № Ю, S.626−628.
- Богачев И.Н., Филипов M.A., Звигинцева Г. Е. Термическая обработка и физика металлов /Труды вузов РФ: Свердловск: УПИ, 1976, вып.2, С. 4−9.
- Малинов Л.С., Коноп В. И., Соколов К. Н. Изв. АН СССР, Металлы, 1976, № 5, С. 141−148.
- Малинов Л.С., Коноп В. И., Соколов К. Н. Изв. АН СССР, Металлы, • 1977, № 6, С. 110−114.
- Богачев И.Н., Филипов М. А. В кн.: Высокопрочные немагнитные стали. М.: Наука. — 1978, С. 49−56.
- Лысак Л.И., Николин Б. И. Физические основы термической обработки стали. Киев: Техника, 1975, 306 с.
- Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. Металлы, 1975, с. 208.
- Соколов О.Г., Кацов К. Б., Карпенко Г. В. Сверхпластичность и коррози-* онномеханическая прочность двухфазных железомарганцевых сплавов.
- Киев. Наук, думка, 1977, С. 118.
- Ткаченко И.Ф., Русицкий В. А., Горбачев A.B. — Изв. вузов, черная металлургия, 1980, № 7, С. 82−85.
- Ткаченко И.Ф. в кн.: Безникелевые и малоникелевые хромомарганцови-стые аустенитные сплавы. Тбилиси, 11Ш, 1983, С.35−37.
- Францевич И.Н., Воронов Ф. Ф. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов. — Киев: Наук, думка. 1982. — 288 с.
- Регель В.Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука. — 1974. — 560 с.
- Гринберг Е.М., Чирикова Ф. В. Влияние малых добавок бора на величину и температуру положения пика Сноека в железе / Вопросы металловедения и физики металлов. Тула, 1977, С.58−61.
- Вайцуль X. Практическая металлография. Пер. с немецкого. М.: Металлургия. — 1988. 320 с.
- Жога Л.В., Шпейзман В. В. Разрушение сегнетокерамики в электрическом и механическом полях // ФТТ., т.34, № 8, С.2578−2583.
- Свойства, получение и применение тугоплавких соединений /под ред. Т. Я. Косолаповой. М.: Металлургия. — 1986. — 928с.
- Эльбор в машиностроении / под ред. B.C. Лысанова. Л: Машиностроение, 1978, 280 с.
- Сверхтвердые материалы /под ред. И. Н. Францевича. Киев: Наук, думка, 1980, 296 с.
- Керметы/ Под. ред. П. С. Кислого. Киев.: Наук, думка, 1985, 241 с.
- Кислый П.С. // Журн. Всесоюзн.хим. общество им. Д. И. Менделеева, 1979, Т.24, № 3, С. 270−276.
- Кузьмин Б.П., Кватер Л. И., Фрижберг И. В. // Цветные металлы, 1975, № 1, С. 68−69.
- Кислый П.С., Кузенкова М. А. Спекание тугоплавких соединений. Киев: Наук, думка, 1980, 168 с.
- Андриевский Р.А., Ланин А. Г., Рымашевский Г. А. Прочность тугоплавких соединений. -М.: Металлургия, 1974. 232 с.
- Неметаллические тугоплавкие соединения/ Т. Я. Косолапова, Т. В. Андреева, Т. С. Бартницкая и др. М.: Металлургия. — 1985. — 224с.
- Кипарисов С.С. Порошковая металлургия. — М.: Металлургия. — 1991. -467 с.
- Методика. Производство сварочных электродов в Великобритании. — Киев: ИШ,. 1961.103. Пат.514 031 (СССР). 1976.
- Попов П.В., Жога Л. В. Физико-механические и микроструктурные характеристики твердого сплава на основе (Ti, Cr) B2 / В сб. восьмой науч.-техн. конф. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Пенза, 2003, С. 312−313.
- Попов П.В., Жога Л. В. Кинетические характеристики разрушения композиции (Ti, Cr) B2 FeMn — FeV / В сб. XV междун. конф. «Физика прочности и пластичности материалов». Тольятти, 2003, С. 1−26.
- Попов П. В, Шишилов А. В., Орешкин В. Д., Рустов Ю. И. Исследование абразивной износостойкости керметов / В сб. седьмой науч.-техн. конф. «Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и робототехниче-ские комплексы». Москва.: МИИТ, 2003, С.62−63.
- Орешкин В.Д., Попов П. В., Густов Ю. И. Исследование абразивной износостойкости безвольфрамовых керметов / В сб. науч. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Днепропетровск.: ПГАСА, 2003, С.113−116.
- Шеенко И.Н., Орешкин В. Д., Репкин Ю. Д. Современные наплавочные материалы. -Киев: Наукова Думка, 1970. 240 с.
- Гегузин Я.Е. Физика спекания. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1984.-312с.110. ГОСТ 20 018–74
- Glasstone S., Laidler К. J., Eyring Н. The Theory of Rate Processes. McGraw-Hill, New York, 1941.
- Попов П.В., Жога JI.В. Прочность и структура твердого сплава на основе борида / в сб. XLII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности». Калуга, 2004, с. 51.
- Попов П.В., Орешкин В. Д. Технология получения образцов твердого сплава на основе (Ti, Cr) B2 / деп. ВИНИТИ, № 848, 18.05.04, 13с.
- В результате внедрения твёрдого высокоизносостойкого сплава
- БТХМВ ((Т1, Сг) В2 -РеМп-РеУ) срок службы долот увеличивается на 25%. Ожидаемый экономический эффект от внедрения такого материала при бурении под кондуктором диаметром 324 мм на глубину около 500 м составит 120 000 руб.
- Директор металлургического производства
- Помощник генерального директора по строительству1. В.Н. Перевертин1. Г. Н. Первушин1. АКТо внедрении в производство на ФГУП «Ревтруд» нового твердого сплава, разработанного в результате научно-исследовательской работы Попова П.В.
- Комиссия в составе председателя (главного инженера ФГУП «Ревтруд» Осетрова Б.А.) составила настоящий акт в том, что твердый сплав СП, Сг) В2-РеМп-РеУ внедрен в производство на ФГУП «Ревтруд».
- Председатель комиссии: Главный инженер1. Б.А.Осетров
- Член комиссии: Главный технолог1. И.А.Беловаппарат"1. А.Ф.Пахомов2003 г. 1. АКТо внесении в производство на ФГУП ОЗ «Тамбовапгарат» нового твердого сплава, разработанною в результате научно-исследовательской работы Попова П.В.
- Комиссия в составе председателя (главного инженера ФГУП ОЗ «Тамбоваппарат Гусева В. М) составила настоящий акт в том, что твердый сплав (П, Сг) В2-РеМп-РеУ внедрен в производство на ФГУП ОЗ «Тамбоваппарат».
- Председатель комиссии: Главный инженер
- Член комиссии: Главный технолог03"Тамбоваптарат>> В.С.Шлыков