Właściwości fizyczne, mechaniczne i tribologiczne osnowy w spiekanych narzędziach metaliczno-diamentowych otrzymanych metodami HP i SPS *

STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych, mechanicznych i tribologicznych materiałów, stanowiących osnowę w spiekanych narzędziach metaliczno-diamentowych otrzymanych metodami SPS (spark plasma sintering) i HP (hot pressing). Mielone proszki na bazie żelaza skonsolidowano do gęstości względnej powyżej 97% w temperaturze 900°C, pod ciśnieniem 35 MPa i w czasie 3 min. Otrzymane spieki badano również pod kątem odporności na zużycie ścierne w obecności trzech i dwóch ciał. Wykazano, że materiały otrzymane metodą HP charakteryzują się wyższą gęstością, twardością oraz odpornością na zużycie ścierne w porównaniu z materiałami otrzymanymi metodą SPS.

SŁOWA KLUCZOWE: narzędzia metaliczno-diamentowe, spiekanie HP, spiekanie SPS, odporność na zużycie ścierne

ABSTRACT: Metal matrix composites were prepared by hot pressing (HP) and spark plasma sintering (SPS) techniques. Ball-milled ironbase powders were consolidated to near full density by these methods at 900°C. The physical and mechanical properties of the resulting composites were investigated. The specimens were tested for resistance to both 3-body and 2-body abrasion. The composites obtained by HP method (at 900°C/35 MPa) had higher density, hardness and resistance to abrasion than those obtained by SPS method.

KEYWORDS: sintered diamond tools, hot pressing, spark plasma sintering, resistance to abrasion

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Konstanty J. “Powder Metallurgy Diamond Tools”. Oxford: Elsevier, 2005.
• Konstanty J. “Cobalt as a matrix in diamond impregnated tools for stone sawing applications”. 2003.
• Konstanty J., Bunsch A. “Hot pressing of cobalt powders”. Powder Metall. 34 (1991): s. 195–198.
• Tillmann W., Kronholz C., Ferreira M., Knote A., Theisen W., Schütte P. “Comparison of different metal matrix systems for diamond tools fabricated by new current induced short-time sintering processes”. PM2010 World Congr. – Diam. Tools. Manuscr. Ref. by Dr José M Sanchez, CEIT, Spain, 2010.
• Schmidt J., Knote A., Armbrüster M., Weißgärber Th. “Spark plasma sintering of diamond impregnated wire saw beads”. Diam. Appl. Technol. 64 (2011): s. 35–40.
• Handtrack D., Despang F., Kieback B., Reinfried N., Grin Y. “Fabrication of ultra−fine grained and dispersion-strengthened titanium materials by spark plasma sintering”. Mater. Sci. Eng. 437 (2006): s. 423–429.
• Schmidt J., Weißgärber Th., Schubert T. “Spark plasma sintering of intermetallics and metal matrix composites”. Euro PM2005 Sinter. II. 2005.
• Yunga D.-L., Cygan S., Antonova M., Jaworska L., Hussinova I. “Ultra high-pressure spark plasma sintered ZrC-Mo and ZrC-TiC composites”. Int. J. Refract. Metals Hard Mater. 16 (2016): s. 201–206.
• Luo C., Qi Y., Pan C., Yang W. “Diamond synthesis from carbon nanofibers at low temperature and low pressure”. Nat. Publ. Gr. (2015): s. 1–6 (DOI: 10.1038/srep13879).
• Grasso S., Hu Ch., Maizza G., Sakka Y. “Spark plasma sintering of diamond binderless WC composites”. J. Am. Ceram. Soc. 95 (2012): s. 2423–2428 (DOI: 10.1111/j.1551-2916.2011.05009.x).
• Zhou X., Wang Y., Li T., Li X. i in. “Fabrication of diamond−SiC−TiC composite by a spark plasma sintering-reactive synthesis method”. J. Eur. Ceram. Soc. 35 (2015): s. 69–76 (DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.006).
• Micro Wear Test-Instruction Manual (Struers Tech, Denmark 1989).
• Fundal E. “Consuliting-Labormat amba, Application of the LABORMET lapping and micro wear testing”.
• Fundal E. “Consulitng, Abrassive wear mapping using the Micro Wear Test ”.
• Konstanty J. “Testing resistance to abrasive wear of iron-base materials used as metallic matrices in diamond impregnated tool components. Final Report, February 2007 ” (praca niepublikowana, wykonana na zlecenie EHWA Diamond Ind. Co Ltd., Osan, Korea Południowa).

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.10.140

 

* Artykuł recenzowany