Лекция 7. Аморфные металлы и сплавы. Сверхтвердые материалы

 

План

7.1 Аморфные металлы и сплавы

7.2 Сверхтвердые материалы

 

Аморфные металлы и сплавы

 

Аморфные металлические сплавы (АМС) или металлические стекла являются новым перспективным материалом. По химическому составу они состоят из легко­плавких, редкоземельных, а также из переходных металлов с добавками бора, угле­рода, кремния, азота и других элементов в количестве до 30 % (масс.). Аморфное состояние сплава характеризуется отсутствием дальнего порядка в расположении атомов упаковки. Достигается такое состояние сверхбыстрым охлаждением сплава из газообразного, жидкого или ионизированного состояния.

Способы получения AMC следующие [1, 3, 11]:

1) высокоскоростное ионно-плазменное и термическое распыление материала с по­следующей конденсацией паров на охлаждаемую жидким азотом подложку (получают слои АМС толщиной до 5 мм);

2) химическое и электролизное осаждение ионов металлов на подложку;

3) оплавление тонких поверхностных слоев деталей лазерным лучом, а также лазер­ная обработка смеси порошков с последующим быстрым отводом теплоты от расплава;

4) закалка из жидкого состояния.

Закалка – основной метод получения AMC. Осуществляют ее различными способами. Для производства лент струю жидкого металла направляют на вращающийся охлаждаемый барабан. Изготовляют фольгу в виде ленты шириной 1…200 мм и толщиной 20…60 мкм. Аморфную тонкую проволоку получают извлечением жидкого металла из ванны быстро вращающимся диском, погруженным вертикально торцом в расплав. Этот же способ применяют и для производства аморфных металлических порошков. Гранулометриче­ский состав порошков и их конфигурация задаются профилем рабочей кромки диска. Известен способ аморфизации охлаждением струи расплава в газообразной или жидкой средах. Для изготовления тонких аморфных нитей в стеклянной изоляции металл поме­щают в стеклянную трубку, расплавляют с помощью токов высокой частоты, вытягива­ют и быстро охлаждают. Нити имеют диаметр от 5 мкм до нескольких десятков микро­метров.

Возможность получения AMC определяется химическим составом и скоростью охлаждения жидкого расплава. Сплавы должны иметь низкую температуру плавле­ния и высокую температуру аморфизации. Скорость охлаждения расплава составляет 105…100 ⁰С/с.

Аморфное состояние сплава является метастабильным. Поэтому AMC подвергают отжигу, в процессе которого происходит переход к более стабильному состоянию стеклофазы. Однако при температурах отжига, превышающих (0,4…0,63) материал кри­сталлизуется.

Конструкционные AMC обладают ценным комплексом механических свойств. Преж­де всего, их особенностью является сочетание высокой твер-дости и прочности. Твердость может достигать более 1000 , а прочность – 4000 МПа и выше. Например, сплав Fe₄₆Сг₁₆Мо₂₀С₁₈ имеет твердость 1150 HV _0,1 при = 4000 МПа, сплав Со₃₄Сг₂₈Мо₂₀С_{18 –} соответственно 1400 HV _0,1 и = 4100 МПа.

Неупругая деформация АМС значительно выше, чем у кристаллических материалов, и практически отсутствует деформационное упрочнение. Относительное удлинение при оптимальных температурах и скоростях деформации может достигать сотен процентов. Изучение механических свойств некоторых AMC при воздействии облучения показало, что они, в отличие от кристалличес­ких материалов, почти не изменяются при облучении. AMC по срав­нению с кристаллическими обладают превосходной стойкостью по от­ношению к нейтронному облучению.

AMC характеризуются высокой упругой деформацией – около 2 % и низкой пла­стичностью δ = 0,03...0,3 %. Однако эти сплавы нельзя отнести к категории хрупких материалов, так как их можно штамповать, резать и прокатывать. Сплавы хорошо под­даются холодной прокатке с обжатием 30-50 % и волочению с обжатием до 90 %.

Одним из последних до­стижений в области исследований AMC является обнаружение много­компонентных сплавов с низкими значениями критической скорости охлаждения 1...500 К/с и, соответственно, большой критической толщи­ной – до 40 мм. Эти сплавы называют объемными AMC. Они получены в системах на основе Zr, Ti, а также Al или Mg с La и переходными металлами. Появились сообщения об изготов­лении объемных (толщиной до 10 мм) аморфных сплавов на основе железа, изготовленных из промышленного литейного чугуна с добавка­ми бора.

Наряду с высокими механическими свойствами AMC обладают хорошей коррози­онной стойкостью. Возможность их использования ограничивается относительно низкой температурой их перехода при нагреве в кристаллическое состояние Т_крист, наличием отпускной хрупкости, возникающей при кратковременном нагреве до температур су­щественно ниже Т_крист, а также тем, что сортамент выпускаемых материалов ограничен (изготовляют только тонкие ленты, фольгу и нити). Получать массивные заготовки и изделия можно методами порошковой металлургии, однако обычная технология (спека­ние порошковых заготовок) неприемлема из-за низкой термической стабильности AMC. В экспериментальном порядке образцы из аморфных порошков получают взрывным прессованием.

Срок службы AMC зависит от температуры эксплуатации. Термическая стойкость этих сплавов невысока, однако имеются материалы с Т_крист > 725 °С. К ним, в частности, относит­ся сплав Ti₄₀Ni₄₀Si₂₀ с высокими механическими свойствами: 1070 HV _0,1, = 3450 МПа.

Высокопрочные нити из AMC можно использовать в композитных материалах, а ленты – в виде намотки для упрочнения сосудов высокого давления.

AMC – перспективный материал для изготовления упругих элементов. В этой связи заслуживает внимания сплав Ti₄₀Be₄₀Zr₁₀, имеющий высокую релаксационную стой­кость и запас упругой энергии. По эффективной силе пружины из этого сплава на порядок превосходят пружины из обычных поликри­сталлических металлов.

Отсутствие границ зерен, высокая твердость, износостойкость, коррозионная стой­кость AMC позволяют получать из них высококачественный тонколезвийный инстру­мент, например бритвенные лезвия.

Аморфизация поверхностных слоев изделий лазерной обработкой с целью повыше­ния их твердости может составить конкуренцию традиционным методам поверхностного упрочнения. Данным методом, в частности, на порядок (1050 HV _0,1) повышена поверхност­ная твердость монокристаллического сплава Ni₆₀Nb₄₀ и достигнута твердость 1200 HV _0,1 на поверхности изделий из чугуна следующего состава, % (масс.): 3,20 С; 2,60 Si; 0,64 Мп; 0,06 Р.

Магнитомягкие и магнитотвердые AMC применяют в изделиях электронной техники. По химическому составу эти сплавы подразделяют на три системы: на ос­нове железа, железа и никеля, железа и кобальта. Разработано большое количество составов AMC, однако опытными и опытно-промышленными партиями выпускают сплавы ограниченной номенклатуры.

АМС на основе железа отличает высокая индукция насыщения, и в этом отношении они уступают только электротехническим сталям и железо-кобальтовым сплавам. В сравнении с электротехническими сталями АМС имеют в несколько раз низкие потери на перемагничивание. Перспективно использование АМС в силовых трансформаторах. Но надо менять технологию трансформаторов: намотку ленты на катушку, отжиг в магнитном поле и в инертной среде, особые условия герметизации и пропитки сердечников.

Железоникелевые АМС имеют высокую магнитную проницаемость, по индукции сравнимы с металлическими магнитными сплавами и ферритами, обладают малой коэрцитивной силой и высокой прямоугольностью петли гистерезиса. Используют их для изготовления трансформаторов и электромагнитных устройств, работающих на повышенных частотах, что позволяет уменьшить габаритные раз­меры изделий и удельные потери. Промышленно выпускают сплавы марок Н25-А и 10НСР.

Магнитные свойства. AMC в зависимости от состава и природы ос­новных компонентов могут находиться в ферро-, диа-, пара-, антиферро- и ферримагнитном состояниях. Наибольший интерес вызывает фер­ромагнитное состояние.

AMC являются более магнитомягкими материалами, чем соответству­ющие им кристаллические аналоги. Для них характерна меньшая пло­щадь петли гистерезиса, они имеют более высокую проницаемость и меньшую коэрцитивную силу. Для большинства AMC магнитное насы­щение составляет 0,5... 1,8 Тл, которое достигается при значительном внешнем магнитном поле. Свойства магнитомягких AMC находятся на уровне лучших магнитомягких материалов типа пермаллоев, которые, од­нако, получают путем сложной металлургической и термической обра­ботки, в то время как AMC имеют те же свойства непосредственно пос­ле их разливки.

Варьирование составов AMC позволяет получать сплавы с практичес­ки нулевой магнитострикцией, что, помимо прочего, приводит к отсут­ствию влияния напряжений на магнитные свойства. Благодаря этому высокие магнитные свойства могут наблюдаться как в свободной ленте, так и тороидах, из нее изготовленных.

AMC могут служить промежуточным материалом для получения структуры, обладающей высокими магнитными свойствами. Например, в сплавах системы Fe-Si-В с небольшими добавками меди и ниобия при их частичной кристаллизации при нагреве образуется нанокристаллическая структура, обусловленная тем, что добавки меди облегчают зарождение кристаллической фазы, а добавки ниобия затрудняют ее рост. Такие сплавы отличаются сочетанием высоких магнитных гистерезисных свойств с высокой магнитной индукцией. Варьирование усло­вий термической и термомагнитной обработок позволяет получать ши­рокий диапазон магнитных свойств.

Высокопроницаемые железокобальтовые AMC могут заменить в ра­диоэлектронной аппаратуре пермаллои с высокой индукцией; они превосходят послед­ние по некоторым свойствам и по технологичности. Промышленно выпускают AMC марок: К83-А, К25-А, 24КСР, 71КНСР, 45НПР-А и др.

Методом катодного распыления получены аморфные пленки из магнитотвердого сплава SmCo₅ с магнитной энергией 120 кДж/м³, которые можно использовать для изго­товления малогабаритных постоянных магнитов различного назначения.

Некоторые AMC на основе железа (93ЖХР-А, 96ЖР-А) в определенных темпе­ратурных интервалах имеют низкий ТКЛР (α < 10^-6 °С^-1). При комнатной темпера­туре их свойства близки к свойствам поликристаллического сплава 36Н, однако они сохраняют низкое значение α вплоть до 250…300 °С, в то время как сплав 36Н только до 100 °С.

Резистивные AMC имеют высокое электрическое сопротивление. Из них изготов­ляют микропровод в изоляции из стекла. По свойствам AMC системы Ni-Si-B выгодно отличаются от кристаллических сплавов. Они имеют на порядок ниже термический коэффициент электросопротивления и в 1,5 раза больше удельное электрическое сопротивление. Сплавы парамагнитны, кор­розионно-стойки, обладают линейной температурной зависимостью ЭДС и относитель­но высокой температурой кристаллизации. Их можно использовать не только для изготовления прецизионных резисторов, но и для тензодатчиков при измерении дефор­маций, микросмещений и т. д.

Структура аморфных сплавов. В AMC различают два типа упорядоченного расположения атомов различных компонентов – композиционный, (или химический и геомет­рический) и физический ближний порядок, который включает в себя как топологический ближний порядок, так и геометрические искажения.

Экспериментальное установление параметров упорядочения в AMC яв­ляется очень сложной задачей, однако несомненно, что изменения не­которых свойств, связанные с термической обработкой или пластичес­кой деформацией, обусловлены изменением ближнего порядка. В част­ности, чувствительность температуры Кюри ферромагнитных AMC к термической обработке, и в особенности к термической обработке в магнитном поле, указывает на происходящие изменения в структуре ближнего порядка. Наведенная с помощью магнитного поля структур­ная анизотропия очень важна для практического использования, по­скольку она определяет магнитную проницаемость, эффекты магнитно­го последействия, магнитные потери в ферромагнитных AMC.

Химические свойства AMC изучены меньше, чем физические, однако и в этой области проявляется ряд их особен­ностей. С химической точки зрения AMC представляют собой принци­пиально новые материалы. В них отсутствуют макроскопические дефек­ты, присущие сплавам, охлаждаемым с обычными скоростями, такие, как ликвация, сегрегации, включения и другие неоднородности. Струк­тура AMC близка к идеально однородной. Поэтому развитие коррози­онных процессов, происходящее, как правило, на неоднородностях структуры, в AMC затруднено. Добавки хрома к AMC на основе железа приводят к практически полному подавлению коррозии этих сплавов. Добавление таких элементов, как Ni, Со, V, Ti также приводит к сни­жению скорости коррозии в водных растворах кислот в десятки и сот­ни раз. При этом не развивается также и питтинговая коррозия. Эта особенность связана с тем, что в AMC легко образуется защитная пас­сивирующая пленка, в которой происходит накопление хрома, чего не наблюдается в кристаллических сплавах.

Термическая стабильность AMC. Поскольку AMC находятся в нерав­новесном состоянии, при нагревании, как только атомы их компонен­тов приобретают достаточную подвижность, в них происходят превра­щения, связанные с переходом в более устойчивое состояние. Критери­ем стабильности AMC является температура, при которой становится заметным изменение каких-либо свойств.

Различают два типа изменений в AMC, происходящих при их на­гревании. Первому соответствуют изменения при сохранении аморфного состояния – структурная релаксация. При втором происходит распад аморфной фазы с образованием кристаллических фаз – кристаллиза­ция. Протекание релаксации связано с тремя основными процессами:

1) уменьшением свободных промежутков в структуре (выход свободного объема);

2) установлением геометрического ближнего порядка;

3) уста­новлением химического ближнего порядка.

Релаксация первого и, по-видимому, второго типов необратима и протекает при более низких тем­пературах, а третьего типа может быть обратимой. Именно релаксаци­онные процессы являются основой термической и термомагнитной обработки AMC.

Кристаллизация происходит вслед за релаксацией или одновременно с ней и может протекать в несколько стадий. Принципиальное отличие кристаллизации AMC при их нагреве от кристаллизации расплавов за­ключается в том, что первая происходит в условиях больших отклоне­ний от равновесия и при низких температурах, в условиях малой под­вижности атомов, в то время как кристаллизация жидкости происходит при сравнительно высоких температурах при их высокой подвижности. Кроме того, при кристаллизации происходит не просто переход аморф­ной фазы в кристаллическую того же состава, а имеют место химичес­кие реакции с образованием различных фаз, как стабильных, так и метастабильных, зачастую сложного химического состава. Заканчивается кристаллизация образованием равновесных фаз в соответствии с диаг­раммой состояния.

Физико-химические условия образования AMC. Проведенные исследова­ния AMC привели к получению новых фундаментальных сведений о строении и свойствах металлов и сплавов. Сейчас ясно, что аморфное состояние в металлических системах представляет собой одну из зако­номерных разновидностей существования вещества и занимает проме­жуточное положение между жидким и кристаллическим состояниями в последовательности газ – жидкость – твердое тело. В первых исследо­ваниях аморфное состояние в металлических сплавах рассматривали как абсолютно неустойчивое, лабильное, но в настоящее время имеется все больше оснований рассматривать его как метастабильное. В пользу это­го указывает ряд надежно установленных фактов:

· AMC, полученные в различных условиях и различными методами, имеют практически одинаковые физические свойства;

· экспериментально определенные значения энтальпии кристаллиза­ции AMC, полученные в различных лабораториях, сходятся между со­бой и дают общую зависимость от химического состава. Это же отно­сится и к температурам начала кристаллизации и ее максимальной ско­рости;

· AMC, полученные закалкой из расплава и методом механосплавления из чистых компонентов в высокоэнергетических шаровых мель­ницах, имеют одни и те же параметры кристаллизации;

· в ряде систем полученные при закалке кристаллические пересы­щенные твердые растворы при их нагревании переходят в аморфное состояние (так называемое «инверсное плавление»). Это обусловлено тем, что распад закаленного сплава требует большого перераспределе­ния концентраций, переход в аморфное состояние такого перераспреде­ления не требует, но сопровождается уменьшением энергии Гиббса;

· прямые экспериментальные определения энтальпии образования ряда аморфных сплавов показали, что эта величина закономерно зави­сит от химического состава и близка к энтальпии образования расплава.

Обработка давлением АМС. В основном, это прокатка и прессование, причем с преобладанием схем с высоким гидростатическим давлением, так как допустимые деформации в холодном состоянии у AMC невелики. Проблемы решаются, если использовать режимы сверхпластической деформации. При этом пластичность AMC может достигать нескольких сот процентов. Имеются трудности в том, чтобы при температурах сверхпластической деформации (СПД) сохранялись свойства AMC, не происходила релаксация структуры с образованием кристаллических соединений с другими свойствами. Есть данные, что СПД аморфных сплавов возможна с очень высокой скоростью деформации 10⁵ с^-1 при температурах 200…300 °С.

 

Сверхтвердые материалы

 

К сверхтвердым материалам (СТМ) относятся четыре вещества [1, 2, 3, 11]: кубический алмаз, гексагональный алмаз или лонсдейлит, кубическая и вюрцитоподобная модификации нитрида бора.

Алмаз. Поликристаллические материалы на основе алмаза по физико-механическим свойствам существенно отличаются от монокристаллов. Для них характерна изотропия свойств, высокая износостойкость, поликристаллы значительно превосходят монокристаллы по трещиностойкости (ударной вязкости).

Поликристаллические СТМ (ПСТМ) на основе алмаза делятся на 4 групп:

1 – СТМ, получаемые при высоких давлениях и температурах путем превращения графита в алмаз в присутствии специально вводимых металлов или сплавов-катализаторов. К этой группе относятся поликристаллы типа «баллас» (АСБ) и «карбонадо» (АСПК). Синтетические балласы и карбонадо имеют природные поликристаллические аналоги;

2- ПСТМ, получаемые путем спекания алмазных порошков в условиях высоких статических давлений и температур. При реализации этого метода получают поликристаллы с повышенной термостойкостью. Однако этот метод требует для своей реализации значительно более высоких давлений;

3 – ПСТМ, получаемые при высоких статических давлениях и температурах на подложке или в обойме из твердого сплава или стали;

4 – ПСТМ, получаемые методом спекания алмазных порошков при более низких давлениях (до 1,9 ГПа) в присутствии связующего материала.

Поликристаллы представляют собой композиционный материал, состоящий из зерен алмазной фазы, металлокерамической связки и остаточного непрореагированного графита. Состав связки определяется сплавом-катали-затором. Поскольку поликристаллический алмаз представляет собой композиционный материал, то его механические свойства зависят от свойств алмазного наполнителя, прочностных свойств металлокерамической связки и процессов взаимодействия на границе алмаз-связка.

Синтез карбонадо проводят в камерах высокого давления типа «тороид» при давлении 8 ГПа из графита МГОСЧ. Температура синтеза составляет 1800…2000 ⁰С, масса получаемых поликристаллов – 0,8…1,0 карат. В качестве катализаторов используют сплавы на основе никеля. Полученные поликристаллы дробят, рассеивают на фракции, проводят классификацию на вибростоле, химическую обработку и испытание на прочность по ГОСТ 9206-80.

Инструменты из карбонадо применяются в станкостроении, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, авиастроении, для лезвийной обработки цветных металлов, титановых сплавов, выглаживания сырых и закаленных сталей. Из балласа и карбонадо изготавливают абразивный инструмент и абразивную пасту, волоки, резцы, выглаживатели.

Спеканием смеси микропорошков синтетических и природных алмазов получают плотные поликристаллические образования алмаза в виде цилиндриков диаметром 3…4,5 мм и высотой 4 мм с мелкозернистой структурой – СВ и дисмит. Их временное сопротивление при одноосном растяжении достигает 5000 МПа. Алмазы марки СВ предназначены для буровых коронок и долот, а также пил, применяемых при резке неметаллических материалов. Дисмит применяют для изготовления горнобурового инструмента, а также режущего инструмента (резцов, сверл и др.), используемого при обработке цветных металлов и сплавов, пластмасс, стеклопластиков.

Наиболее значительной областью применения разработанных видов поликристаллов является их использование для изготовления волок, в том числе для замены натуральных алмазов, а также изготовление проводок с диаметром отверстия 3…8 мм для волочильных проволочных станов и станов для изготовления металлокорда.

Первые успешные испытания разработанных алмазных поликристаллов в волоках были проведены на стале-проволочно-канатном заводе в Волгограде. Параллельно испытывали волоки Полтавского завода алмазного инструмента из поликристаллов СВА15Бу и волоки производства «Алмазинструмент» (г. Рославль) из разработанных алмазных поликристаллов. Сравнительные испытания проходили в одинаковых условиях на участке мокрого волочения латунированной проволоки под металлокорд диаметром 0,148 мм. Проволоку волочили на станах 22/220 со скоростью 400 м/мин. Волоки снимались по причинам: обрывы на проволоке; разработка проволоки по диаметру; задиры на проволоке; сдирание покрытия на проволоке. По результатам испытаний установлено, что стойкость полтавских волок на 55 % ниже.

Еще одним направлением применения разработанных алмазных поликристаллов является изготовление из них струеформируемых сопел и насадок, которые используются для газо- и жидкостноабразивной резки и обработки различных материалов (металлы, керамика, различные горные породы и т.п.). Обработка изделий происходит за счет воздействия абразивных частиц (кварцевый песок), которые с большой скоростью подаются через сопло в газовой или жидкостной струе. С помощью подобных установок возможна:

· резка различных материалов при заготовительных операциях, в особенности там, где огневая резка принципиально не применяется (резка органосодержащих композиционных материалов, например, для утилизации военной техники), либо там, где нагрев разрезаемого материала нежелателен из-за возможных изменений в структуре или прочностных характеристиках;

· очистка внутренних поверхностей трубопроводов различных теплообменных систем от отложений, поскольку возможно использование длинномерных гибких питающих шлангов малого диаметра (катеторов);

· вероятность использования подобных устройств в двигателях коррекции орбиты в ракетной технике.

До последнего времени в качестве материалов для сопел и насадок использовали минералокерамику, корунд, сапфир или твердые сплавы. Эффективность использования установок с таким оснащением невысока, поскольку ресурс работы таких сопел и насадок низок. Например, стойкость сопла из корунда при давлении гидроструи 25 атм и при расходе абразива (кварцевый песок) 10 г/мин. составляет менее 4 мин. Поэтому до последнего времени подобные установки имели весьма ограниченные области применения.

В настоящее время изготовление сопел и насадок проводится из нового типа алмазного поликристалла с уникальной стойкостью к абразивному износу, с применением технологии лазерной обработки, позволяющей получать изделия необходимой формы без снижения прочностных характеристик алмаза. Качество алмазных поликристаллов и их эксплуатационные характеристики определяются, в основном, следующими параметрами: твердостью, абразивной способностью, размером поликристаллов.

Кубический нитрид бора получают только синтетическим путем из гексагональноймодификации и применяют главным образом для изготовления абразивного инструмента. По твердости кубический нитрид бора уступает только алмазу, но существенно превосходит его по теплостойкости. Кроме того, он значительно менее адгезионно и химически активен по отношению к материалам на основе железа, никеля и кобальта. В США кубический нитрид бора выпускают под названием боразон, в России и Украине – эльбор и кубонит со следующей маркировкой: ЛО и КО – эльбор и кубонит обычной прочности, ЛР и КР 0 то же повышенной прочности. Разновидности поликристаллического материала (созданы на основе эльбора, кубонита, вюрцитоподобного и гексагонального нитрида бора) – эльбор-Р, гексамит-Р, исмит, ПНТБ, композит-05 и другие производят в виде пластин различной формы и цилиндрических вставок массой от 0,5 до нескольких каратов. Из них изготовляют металлорежущий инструмент, применяемых при обработке труднообрабатываемых закаленных сталей, чугунов и сплавов с твердостью > 40 HRC. Стойкость такого инструмента в 10…20 раз больше стойкости твердосплавного, повышение производительности в 2…4 раза.

К композиционным сверхтвердым материалам относится славутич, не уступающий природным алмазам по износостойкости, но значительно превышающий их по прочности. Изготовляют из него детали типа цилиндров и пластин различных (до 25 мм) размеров. Славутич применяют для буровых долот, кругов (карандашей, брусков, роликов) и т.п.

Часто к сверхтвердым материалам относят спеченные твердые сплавы- экомпозиции, состоящие из тугоплавких соединений (карбидов, карбонитридов) и связующей составляющей (сплавы с металлической связью).

По химическому составу твердые сплавы разделяют на четыре группы: вольфрамо-кобальтовые (WC+Co), титановольфрамокобальтовые (TiC+WC + Co), титановольфрамотанталовые (TiC+WC+TaC+Co) и безвольфрамовые (БВТС).

По величине зерна карбида вольфрама вольфрамокобальтовые сплавы подразделяют на особомелкозернистые (ОМ, зерно < 1-2 мкм), мелкозернистые (М, зерно около 1 мкм), среднезернистые (С, зерно 1-2 мкм), крупнозернистые (В, зерно 2-5 мкм).

При замене тантала хромом твердый сплав маркируют на конце буквами «ХОМ».

 

Таблица 7.1 – Химический состав и свойства твердых сплавов

Твердый сплав	Содержание, %	МПа, не менее	т/м^3	HRA, не менее
WC	TiC	TaC	Co
ВК3		-	-			15,0-15,3	89,0
ВК3-М		-	-			15,0-15,3	91,0
ВК4-В		-	-			14,9-15,2	89,0
ВК6		-	-			14,6-15,0	88,5
ВК6-В		-	-			14,8-15,1	87,5
ВК6-М		-	-			14,8-15,1	90,0
ВК6-ОМ		-				14,7-15,0	90,5
ВК8		-	-			14,4-14,8	87,5
ВК10		-	-			14,2-14,6	87,0
ВК10М		-	-			14,3-14,6	88,0
ВК10-ХОМ		-				14,3	89,0
ВК15		-				13,8	86,0
Т30К4			-			9,5-9,8	92,0
Т15К6			-			11,1-11,6	90,0
Т14К8			-			11,2-11,6	89,5
Т5К10			-			12,4-13,1	88,5
ТТ8К6						12,8-13,3	90,5
ТТ10К8Б						13,5-13,8	89,0
ТТ20К9		9,4	14,1	9,5		12,0-13,0	91,0
ТТ7К12						13,0-13,3	87,0
Т8К7			-			12,0-13,0	91,0
МС 101	-	-	-	-		6,27-6,48	92,5
МС 111	-	-	-	-		10,22-10,38	92,0
МС 121	-	-	-	-		11,60-11,79	91,5
МС 137	-	-	-	-		11,68-11,84	91,5
МС 131	-	-	-	-		11,35-11,51	91,5
МС 146	-	-	-	-		13,04-13,20	90,0

 

Вольфрамокобальтовые сплавы (ВК) входят в группу резания К и М. Титановольфрамокобальтовые сплавы (ТК) предназначены для инструмента при обработке резанием сталей с образованием стационарных типов стружек – сливной и элементной, кроме того, из этих сплавов изготавливают волоки. Титанотанталовольфрамовые сплавы (ТТК) входят в группы резания Р, М, К. Безвольфрамовые твердые сплавы состоят из карбидов, карбонитридов, нитридов тантала и связующей фазы на основе никеля.

Спеченные твердые сплавы широко применяются в ОМД. Кроме фильер и волок для волочения проволоки, они используются для пуансонов и режущих кромок матриц (операции вырубки-пробивки). Обработка сплавов ведется пастой Гойя (алмазный порошок с пластичной связкой), а также порошком нитрида бора.

Параметры наиболее используемых в странах СНГ твердых сплавов приведены в табл. 7.1.

 

Контрольные вопросы

1. Какие существуют способы получения аморфных металлов?

2. Магнитотвердые аморфные материалы.

3. Магнитомягкие аморфные материалы.

4. Резистивные аморфные материалы.

5. Каковы физико-химические условия образования аморфных металлов и сплавов?

6. Какими способами обрабатывают давлением аморфные металлы и сплавы?

7. Какие вещества относятся к сверхтвердым?

8. Что такое карбонадо?

9. Какие сверхтвердые материалы тверже: титано-кобальтовые или вольфрамо-кобальтовые?

10. Область применения сверхтвердых материалов.