Твердые сплавы

Раздел: Учебники

Исследователи производили многочисленные попытки использовать высокотемпературные свойства карбида титана в композиционных материалах. Нельсон с сотрудниками прессовали смеси из TiC, В4С и TiB2 с цементирующими металлами (Fe, Со, Ni, Сг или Ti) и затем спекали полученные заготовки в атмосфере аргона при температуре 1930—2070° С. В процессе спекания наряду с боридами цементирующих металлов и графитом образовывался диборид титана Однако высокотемпературные свойства диборида титана здесь не могут быть полностью использованы, так как указанные спеченные сплавы уступают материалу, состоящему из чистого карбида титана с какой-либо специальной связкой.

Композиционные материалы на основе AI2O3 с 1 — 15% TiC успешно применяют в виде так называемой «карбидной керамики»  в качестве режущего материала

Барр исследовал материалы TiC—AI2O3 с высоким содержанием TiC. Порошкообразные смеси без связки подвергали горячему прессованию в графитовых прессформах при 1800—1850°Спод давлением \76кГ/см2. Ниже приведены величины электрического сопротивления различных спеченных изделий. Соответственно свойствам компонентов электрическое сопротивление возрастает с увеличением содержания AI2O3.

При этом температурный коэффициент сопротивления сплавов с высоким содержанием окиси алюминия является отрицательным, а с высоким содержанием карбида титана — положительным.

Барр и другие исследователи приводят величины предела прочности при изгибе (размеры образцов 3,2X6,4 мм), а также предела прочности при сжатии (диаметр образца 20 мм, высота 38 мм) композиционного материала AI2O3—TiC (70/30) в зависимости от температуры: 139,9—140,6; 38,7—45,7

Этот материал изучали в основном с точки зрения его электрических, а не механических свойств и с успехом использовали в качестве диэлектрика при изучении высокотемпературных свойств керамических изделий.

Уэльц спекал смеси из окиси магния и карбида титана в температурном интервале 1600—1900° С. В то время как Барр с сотрудниками при рентгеновских исследованиях материалов AI2O3—TiC не обнаружил никаких изменений в периодах решетки какого-либо из компонентов, Уэльц обнаружил в системе MgO—Ti—С существенные отклонения в периодах решетки после спекания при высоких температурах. Эти изменения свидетельствуют о наличии обменного разложения между MgO и TiC, в результате которого может образоваться TiC или Mg2Ti04 в зависимости от состава композиционных материалов. Восстановление MgO карбидом титана влечет за собой также значительные потери магния вследствие улетучивания при одновременном образовании окиси углерода. Последняя в охлажденных зонах печи вновь вступает во взаимодействие с парами магния, в результате чего образуются MgO и С. Можно также считать установленным, что наряду с твердыми растворами из TiC и ТЮ образуются твердые растворы из MgO и ТЮ.

В поисках высокотемпературных материалов были изучены различные сочетания TiC с неметаллическими твердыми материалами (В4С, SiC, А1203), а также сочетания боридов и силицидов со связкой или без нее.

В то время как материалы на основе TiC—В4С, TiC—SiC—В4С, TiC—TiB2—Со—Si TiC— SiC—TiSi2 (Ti5Si3)и др. оказались технически малопригодными, композиционные материалы TiC—TiB2 удачно использовали для изготовления лодочек при выпаривании металла в вакууме. Материалы же типа AI2O3—TiC—TiB2 и А1203—TiC—Мо2С оказались перспективными в качестве режущей керамики.