Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние добавок Ti И TiH2 на структуру и свойства медных сплавов для алмазного режущего инструмента

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-3-51-58

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние добавок титана и гидрида титана на структуру, механические свойства и износостойкость медных сплавов, предназначенных для использования в качестве связки алмазного режущего инструмента. Порошковые смеси CuTi и CuTiH2 были получены методом механического легирования в планетарной центробежной мельнице. Такая обработка позволила получить однофазные порошки твердого раствора на основе меди в системе CuTi и двухфазные на основе меди с равномерно распределенными субмикронными частицами TiH2 в системе Cu- TiH2. Установлено, что максимальными механическими свойствами характеризуются компактные образцы составов Cu—2,5%Ti и Cu—10%TiH2 (в 2,0—3,5 раза выше, чем у чистой меди). Упрочнение в этих сплавах реализуется по твердорастворному механизму и благодаря формированию фазы Cu3Ti3O. Зерна данной фазы имеют более высокую дисперсность в сплавах, где в качестве титансодержащей добавки использовался TiH2, за счет чего достигаются высокие значения предела прочности при изгибе (920 МПа) и твердости (114 HB). По результатам сравнительных трибологических испытаний установлено, что лучшей износостойкостью обладают образцы состава Cu—10%TiH2. Приведенный износ данных образцов после испытаний по схеме «стержень-диск» был на порядок меньше, чем у чистой меди, и в 5 раз ниже, чем у образцов Cu-2,5%Ti.

Об авторах

П. А. Логинов
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Кандидат технических наук, наусный сотрудник Научно-учебного центра (НУЦ) СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



С. Воротыло
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Инженер НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



Д. А. Сидоренко
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Кандидат технических наук, наусный сотрудник НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



Ю. В. Лопатина
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Лаборант НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



А. Окубаев
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Лаборант НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



Н. В. Швындина
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Инженер НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



Е. А. Левашов
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) МИСИС
Россия

Доктор технических наук, профессор, акад. РАЕН, зав. кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС», директор НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4



Список литературы

1. Zhang Z.-Y., Xiao B., Duan D.-Z., Wang B., Liu S.-X. Investigation on the brazing mechanism and machining performance of diamond wire saw based on Cu—Sn—Ti alloy. Int. J. Refract. Met. H. 2017. Vol. 66. P. 211—219.

2. Soltani H.M., Tayebi M. Determination of wear parameters and mechanisms of diamond/copper tools in marble stones cutting. Int. J. Refract. Met. H. 2020. Vol. 87. No. 105172.

3. Polushin N.I., BogatyrevA.V., LaptevA.I., Sorokin M.N. Influence of the matrix composition, structure, and properties on the service life of a diamond drilling tool. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2017. Vol. 58. Iss. 2. P. 174-179.

4. Sharin P.P., Akimova M.P., Popov V.I. Correlation of the diamond/matrix interphase zone structure with tool efficiency obtained by technology combining metallization of diamonds with matrix sintering. Inorg. Mater. Appl. Res. 2019. Vol. 10. Iss. 6. P. 1348-1356.

5. Loginov P.A., Levashov E.A., Kurbatkina V.V., Zaitsev A.A., Sidorenko D.A. Evolution of the micro structure of Cu-Fe-Co-Ni powder mixtures upon mechanical alloying. Powder Technol. 2015. Vol. 276. P. 166-174.

6. Tillmann W., Ferreira M., Steffen A., Raster K., Moller J., Bieder S., Paulus M., Tolan M. Carbon reactivity of binder metals in diamond-metal composites - characterization by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Diam. Relat. Mater. 2013. Vol. 38. P. 118-123.

7. Qiu W.Q., Liu Z.W, He L.X., Zeng D.C., Mai Y.-W. Improved interfacial adhesion between diamond film and copper substrate using a Cu(Cr)-diamond composite interlayer. Mater. Lett. 2012. Vol. 81. P. 155-157.

8. Vorotilo S., Loginov P., Mishnaevsky L., Sidorenko D., Levashov E. Nanoengineering of metallic alloys for machining tools: Multiscalecomputational and in situ TEM investigation of mechanisms. Mat. Sci. Eng. A. 2019. Vol. 739. P. 480-490.

9. Sokolov E.G., Ozolin A. V. The influence of temperature on interaction of Sn-Cu-Co-W binders with diamond in sintering the diamond-containing composite materials. Mater. Today Proc. 2018. Vol. 5. Iss. 12. Pt. 3. P. 26038-26041.

10. Loginov P.A., Kurbatkina V.V., Levashov E.A., Lopatin V. Yu., Zaitsev A.A., Sidorenko D.A., Rupasov S.I. Peculiarities of the influence of nanomodification on the properties of the Cu-Fe-Co-Ni binder for a diamond tool. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. Iss. 5. P. 567-574.

11. Huang S.-F., Tsai H.-L., Lin S.-T. Effects of brazing route and brazing alloy on the interfacial structure between diamond and bonding matrix. Mater. Chem. Phys. 2004. Vol. 84. Iss. 2-3. P. 251-258.

12. Li X., Ivas T., Spierings A.B., Wegener K., Leinenbach C. Phase and microstructure formation in rapidly solidified Cu-Sn and Cu-Sn-Ti alloys. J. Alloys Compd. 2018. Vol. 735. P. 1374-1382.

13. Gan J, Gao H., Wen S., Zhou Y, Tan S., Duan L. Simulation, forming process and mechanical property of Cu-Sn-Ti/diamond composites fabricated by selective laser melting. Int. J. Refract. Met. H. 2020. Vol. 87. No. 105144.

14. Malzahn Kampe J.C., Cooper K.P., Ayers J.D. Deformation processed composite wires from gas-atomized Cu-Cr-Ag powder. Scr. Metall. Mater. 1990. Vol. 24. Iss. 9. P. 1783-1788.

15. Manakova O.S., Kurbatkina V.V., Levashov E.A. Structure and properties of the precipitation-hardening Ti-Nb-C material with a binder. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. Iss.4. P. 486-491.

16. KuskovK.V, RogachevA.S., VadchenkoS.G., ShkodichN.F., RouvimovS., ShchukinA.S., IllarionovaE.V, Kudryashov V.A., Mukasyan A.S. Resistance of microcrystalline and nanocrystalline Cu/Cr pseudo-alloys to vacuum discharge. J. Alloys Compd. 2018. Vol. 750. P. 811-818.

17. RogachevA.S., KuskovK.V, Shkodich N.F., MoskovskikhD.O., Orlov A.O., Usenko A.A., Karpov A.V, Kovalev I.D., Muka-syan A.S. Influence of high-energy ball milling on electrical resistance of Cu and Cu/Cr nanocomposite materials produced by Spark Plasma Sintering. J. Alloys Compd. 2016. Vol. 688. Pt. A. P. 468- 474.

18. Annenkov M., Blank V, Kulnitskiy B., Larionov K., Ovsyannikov D., Perezhogin I., PopovM., Sorokin P. Boron carbide nanoparticles for high-hardness ceramics: Crystal lattice defects after treatment in a planetary ball mill. J. Eur. Ceram. Soc. 2017. Vol. 37. Iss. 4. P. 1349-1353.

19. Shkodich N.F., Spasova M., Farle M., Kovalev D.Yu., Ne-papushevA.A., KuskovK.V, Vergunova Yu.S., Scheck Yu.B., Rogachev A.S. Structural evolution and magnetic properties of high-entropy CuCrFeTiNi alloys prepared by high-energy ball milling and spark plasma sintering. J. Alloys Compd. 2020. Vol. 816. No. 152611.

20. Loginov P.A., Sidorenko D.A., Shvyndina N.V, Sviridova T.A., Churyumov A.Yu., Levashov E.A. Effect of Ti and TiH2 doping on mechanical and adhesive properties of Fe-Co-Ni binder to diamond in cutting tools. Int. J. Refract. Met. H. 2019. Vol. 79. P. 69-78.

21. Jimenez C., Garcia-Moreno F., Rack A., Tucoulou R., Klaus M., Pfretzschner B., Rack T., Cloetens P., Banhart J. Partial decomposition of TiH2 studied in situ by energy-dispersive diffraction and ex situ by diffraction microtomography of hard X-ray synchrotron radiation. Scr. Mater. 2012. Vol. 66. Iss. 10. P. 757-760.

22. Jimenez C., Garcia-Moreno F., Pfretzschner B., Klaus M., Wollgarten M., Zizak I., Schumacher G., Tovar M., Banhart J. Decomposition of TiH2 studied in situ by synchrotron X-ray and neutron diffraction. Acta Mater. 2011. Vol. 59. Iss. 16. P. 6318-6330.

23. Luo X., Yang Y.Q., Liu Y.C., Ma Z.J., Yuan M.N., Chen Y. The fabrication and property of SiC fiber reinforced copper matrix composites. Mat. Sci. Eng. A. 2007. Vol. 459. Iss. 1-2. P. 244-250.

24. Salvo C., Mangalaraja R.V, Udayabashkar R., Lopez M., Aguilar C. Enhanced mechanical and electrical properties of novel graphene reinforced copper matrix composites. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 777. P. 309-316.


Для цитирования:


Логинов П.А., Воротыло С., Сидоренко Д.А., Лопатина Ю.В., Окубаев А., Швындина Н.В., Левашов Е.А. Влияние добавок Ti И TiH2 на структуру и свойства медных сплавов для алмазного режущего инструмента. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020;(3):51-58. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-3-51-58

For citation:


Loginov P.A., Vorotilo S., Sidorenko D.A., Lopatina Yu.V., Okubaev A., Shvyndina N.V., Levashov E.A. The effect of Ti and TiH2 additives on structure and mechanical properties of copper alloys for diamond cutting tools. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Universities' Proceedings Non-Ferrous Metallurgy). 2020;(3):51-58. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-3-51-58

Просмотров: 60


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)