Production of nanostructured instrumental materials based on cubic boron nitride

Abstract

Введение. Современный подход к получению поверхностных слоев прецизионных деталей машин, приборов и изделий, производительности и себестоимости их обработки предполагает развитие новых и совершенствование известных методов формирования поверхности. Наиболее значимые тенденции в современной технологии обработки резанием, такие как замена шлифования лезвийной обработкой для деталей высокой твердости, обработка без применения охлаждающих жидкостей или с минимальным смазыванием, микрообработка поставили задачу увеличения эксплуатационных характеристик инструментальных материалов, прежде всего, твердости, трещиностойкости, термостойкости [1]. Физико-механические свойства инструмента, шероховатость и точность обрабатываемых резанием изделий зависит при прочих равных условиях от размеров зерен и кристаллитов используемых при его изготовлении материалов.Реализация перечисленных тенденций возможна за счет применения инструмента из консолидированных тугоплавких и сверхтвердых наноструктурных композиционных материалов на основе сверхтвердых фаз нитрида бора, т.к. переход к нанометровому диапазону предполагает как повышением физико-механических свойств синтезируемых сверхтвердых материалов, так и эксплуатационных характеристик инструмента на их основе [2]. Поэтому создание и производство сверхтвердых поликристаллов из порошков плотных форм нитрида бора (кубического cBN и/или вюрцитного wBN) с нано-и субмикрокристаллической структурой является актуальной практической задачей.Целью настоящей работы является разработка новых подходов и технологических решений при синтезе инструментальных наноструктурных материалов на основе кубической модификации BN.Особенности получения, структуры и свойств поликристаллических сверхтвердые материалы (ПСТМ) на основе сBN. В промышленном производстве различных изделий постоянно используются материалы с повышенными прочностью, твердостью, износостойкостью, что вызывает определенные трудности при их механической обработке [3]. Данное обстоятельство обуславливает необходимость создания эффективных материалов для режущего инструмента. Существующие сверхтвердые материалы -алмаз и кубический нитрид бора (сBN) по твердости превышают большинство конструкционных материалов в 2-5 раз и в значительной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к режущим инструментам большинства современных отраслей промышленности. Промышленностью производится широкая гамма так называемых поликристаллических сверхтвердых материалов -ПСТМ на основе сBN. Основу их структуры составляют, как правило, микропорошки сBN каталитического синтеза. Помимо высокого значения твердости инструментальные материалы должны обладать и другими свойствами -прочностью, теплопроводностью, термостойкостью и др. Управление процессами формирования структуры поликристаллов позволяет создавать материалы с требуемыми сочетаниями свойств [4, 5].