Способ изготовления твердых сплавов и сверхтвердых композиционных материалов

) (11 22 Р 3/14, С 22 С 29/О игг ИСАНИЕ ИЗОБРЕ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОР ПОЗИЦИОННЫХ МАТЕР, щий горячее прессование, о тем, что, с целью повыше лий, горячее прессовани дии, причем на первой ст нагрева составляет 1,06- появления жидкой фазы 100 кгс/см, а на второй ст снижают до 1,06-1,03 тем ния жидкой фазы, а давле 100 - 200 кгс/см . ИАЛОВ, включаю тличающийся ния качества изде е ведут в две ста адии температура 1,15 температуры при давлении 40- адии температуру пературы появле ние повышают до(21) 2875230 (22) 22.01.80 (46) 07.11.92 (71) Институ АН УССР (72) Н.В.Нов чановский, С,И,Скляр и (54)(57) СПО ДЫХ СПЛАВ чающий горячее прессование шихты, состоящей из алмазного порошка и матричного материала, причем нагрев прессуемой шихты осуществляют до 1,06 - 1,15 температуры появления жидкой фазы с выдержкой в нагретом состоянии в течение 0,5 - 2 мин.Недостатком известного способа явля- Бется низкое качество получаемых изделий.Цель изобретения - повышение качест- р ва изделий,С этой целью в описываемом способеизготовления твердых сплавов и сверхтвердых композиционных материалов горячее , прессование ведут в две стадии, причем на Опервой стадии температура нагрева состав- О ляет 1,06 - 1,15 температуры появления жидкое фааи паи даааении 40 - 100 кгс/см, а на2второй стадии температуру снижают.до ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР,В,Цыпин Б ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРВ И СВЕРХТВЕРДЫХ КОМИзобретение относится к изготовлению твердых сплавов и сверхтвердых абраэивосодержащих композиционных материалов на их основе методами порошковой металлургии и может быть использовано при производстве вставок для оснащения бурового инструмента,Известен способ изготовления изделий из твердых сплавов методом горячего прессования.При прессовании порошкообразную твердосплавную смесь загружают в графитовую пресс-форму и спекают в ней изделие при 1360-1600 С под давлением 70- 150 кг/см .Недостатком этого способа является невозможность получения качественных иэделий. Это связано с тем, что из-за.невысокого давления прессования изделия получаются с конечной остаточной пористостью, что приводит к снижению физико-механических характеристик и интенсивному разрушению инструмента в процессе его эксплуатации.Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому-результату является способ изготовления изделий, содержащих сверхтвердые материалы, вклю 1,03-1,06 температуры появления жидк фазы, а давление повышают до 100- 200 кгс/см.Выбранный интервал температур и давлений обеспечивает для сплавов на основе карбида вольфрама с различным содержанием кобальта и композиционных материалов на их основе оптимальные свойства после горячего прессования, Так, на первойучить беспористые иэделия, Для этого повышают давление до величины, исключающей разрушение пресс-Формы и выдавливание кобальтовой фазы в зазор между пуансоном и матрицей, а также в поры пресс-формы. С этой целью температуру изделия снижают до величины (1,06-1,03) Тпж. Нижний предел температуры связан с наличием жидкой фазы и возможностью уплотнять изделия, Уменьшение нагрева до величины 1,02 Тпж вызывает уже необходимость увеличения усилий в 3 - 4 раза, что может привести к разрушению пресс-формы, а при температуре (1,01-1,00)Тпж усадка при горячем прессовании известными способами практически прекращается. Верхний прЕдел температуры нагрева на второй стадии, как уже отмечалось, ограничен жидкотекучестью кобальта, когда утечкакобальтовой Фазы превышает 10/О от его содержания в исходной шихте. Экспериментально установлено, что на второй стадии температура нагрева составляет для сплава ВК 6 1380 С (1,06 Тпж). ВК 8-13600 С (1,04 Тпж) ВК 15-1340"С (1,03 Тпж) а давление не превышает 100 - 200 кгс/см,П р и м е р. Расчетные навески твердосплавной смеси засыпают в тщательно под 354050 стадии горячего прессования температура нагрева спекаемого изделия находится в пределах 1380 - 1500 С, что составляет 1,06- 1,15 температуры появления жидкой Фазы. Температура появления жидкой фазы для всех марок твердого сплава составляет 1300 С.Конкретный выбор температуры спекания связан с количеством кобальта в твердом сплаве, Сплавы с относительно 10 большим содержанием кобальта более интенсивно уплотняются, а потому и температура спекания их ниже, чем у сплавов с малым содержанием кобальта, Так, например, сплав марки ВК 6 спекается при 1490 С 15 (1,15 Тпж), ВК 8 - при 1420 С (1,09 Тпж), а сплав ВК 15 - при 1380 С (1,06 Тпж).При приложении на этОЙ стадии ОтнОсительно высоких давлений происходит выдавливание кобальтовой фазы в зазор 20 между пуансоном и матрицей и поры графитовой пресс-формы, Экспериментально установлено,. что допустимая утечка кобальтовой фазы (1;4 от исходного его содержания) происходит для сплава марки 25 ВК 6 при гдавлении 100 кгс/смг, ВК 8- 80 кгс/см, ВК 15-40 кгс/см . Таким образом, допускаемый предел приложения давлений на первой стадии горячего прессования составляет 40 - 100 кгс/см . 30гНа второй стадии необходимо завершить процесс горячего прессования, полготовленные отверстия графитовой пресс-. формы, затем вставляют металлические пуансоны и производят подпрессовк. Давление подпрессовки составляет 30 кгс/см . Затем извлекают металлические пуансоны и вставляют графитовые,Пресс-форму С заформованными навесками твердосплавной смеси устанавливают на прессе внутри индуктора таким образом, чтобы зазор между пресс-формой и индуктором составлял 2 - 3 см. Нагрев пресс-формы при горячем прессовании может осуществляться токами высокой частоты ( 70000 Гц) или токами низкой частоты ( "8000 Гц).Процесс горячего прессования осуществляют в две стадии,На первой стадии (для сплава марки ВК 6) температура нагрева составляет 1490 С (1,15 температуры появления жидкой фазы), на второй стадии температуру снижают до 1380 С (1,06 температуры появления жидкой фазы). На первой стадии давление составляет 100 кй/см, а на второй: стадии давление повышают до 200 кгс/смг.Охлаждение пресс-формы со спеченными образцами до температуры 750-800 С, производят на прессе, а затем до комнатной температуры в емкости с песом. После этого образцы извлекают из графитовых прессформ, галтуют для очистки от графита и производят их механическую обработку, На шлифованных образцах измеряют твердость. Плотность определяют методом гидростатического взвешивания, Кроме этого, образцы подвергают механическим испытаниям с целью определения предела прочности и при изгибе и ударной вязкости.Основные физико-механические свойства материалов, полученных по предложенному способу и известному представлены в таблице.Как видно из данных, приведенных в таблице механические характеристики (предел прочности при изгибе и ударная вязкость) образцов, изготовленных по технологическим режимам предлагаемого способа значительно выше, чем для образцов, изготовленных по технологическим режимам известного способа,Так, например, предел прочности при изгибе твердых сплавов марок ВК 6 и ВК 15 на. 150/ больше, чем предел прочности при изгибе тех же марок твердых сплавов, изготовленных по технологическим режимам известного способа.Ударная вязкость сплава ВК 6 на 40 больше, а сплава ВК 15 в 1,5 раза выше, чем у сплавов тех же марок, изготовленных по известному способу.839156 Технолокичкские реховкы юорвчето ирессаваниа обаацов иа твердых сплавов и их фиаикочкеханические свойства. СоставительРедактор Л.Письман Техред М.Моргентал Корректор Е.Пап аказ 544 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Благодаря более высоким значениям механических характеристик образцов из твердых сплавов, изготовленных по предложенному способу, предполагается более эффективная работоспособность инструмента, оснащенного этими вставками.