Baza technologii

Opis technologii / usługi

W technologii wytwarzania kompozytu z azotku krzemu o średniej wielkości ziarna 0,6 µm z dodatkiem tlenku glinu oraz nano proszku trójtlenku itru stosuje się metodę spiekania swobodnego w azocie. Opracowana technologia umożliwia wytwarzanie kształtek odpornych na ścieranie w postaci dysz, rolek, pierścieni, płytek itp. W IZTW kompozyt znalazł zastosowanie jako materiał na płytki wieloostrzowe do obróbki żeliwa. W skład kompozytu, oprócz proszków o wielkości mikrometrycznej, wchodzi składnik o wielkości ok. 40 nm, co wpływa korzystnie na właściwości spieczonego materiału. Przebieg procesu technologicznego składa się z operacji: 1) dobór składników i ich homogenizacja, 2) przygotowanie mieszanek, 3) formowanie dwustopniowe: w matrycach metalowych pod naciskiem jednoosiowym i dogęszczanie izostatyczne do 250 MPa, 4) spiekanie w atmosferze przepływającego azotu w temperaturze do 1700°C, 5) badania podstawowych właściwości. Średnie wartości oznaczeń: gęstość 3,2 g/cm3; twardość HV1 15,6 GPa i HV30 14 GPa; współczynnik odporności na kruche pękanie KIc 5,1 MPa·m1/2, moduł Younga E 280 GPa. Kompozyt o składzie Si3N4-Al2O3-Y2O3 zastosowano do wytworzenia wieloostrzowych płytek skrawających, których testowe próby trwałościowe podczas toczenia żeliwa szarego i żeliwa stopowego wypadły pozytywnie.

Zalety / korzyści z zastosowania technologii

Ceramiczne materiały narzędziowe o osnowie azotku krzemu Si3N4 stosowane są głównie do obróbki stopów żelaza, a szczególnie żeliwa szarego oraz stopów o osnowie niklu. Charakteryzują się odpornością chemiczną, odpornością na nagłe zmiany temperatury, dużą wytrzymałością i odpornością na kruche pękanie (3 ÷6 MPa·m1/2) oraz dość dużą twardością. Najczęściej stosowane technologie wytwarzania to: prasowanie na gorąco (HP), a następnie spiekanie w atmosferze azotu lub spiekanie izostatyczne (HIP). Technologie te wymagają stosowania kosztownych urządzeń, a w przypadku prasowania na gorąco dodatkowo pojawiają się ograniczenia co do kształtu uzyskanych spieków. Opracowana technologia pozwala na uzyskiwanie gęstych materiałów na bazie azotku krzemu metodą spiekania swobodnego w atmosferze azotu. Spiekanie swobodne jest najpopularniejszą, najprostszą i najtańszą metodą uzyskiwania spieków ceramicznych. Dodatkowo w metodzie tej nie ma ograniczeń co do kształtu spiekanych materiałów. Dzięki zastosowaniu odpowiednich dodatków w procesie spiekania pozwala na uzyskanie materiału o wysokiej gęstości, odporności na kruche pękanie i poprawia zachowanie w wysokiej temperaturze.

Zastosowanie rynkowe

Duża wytrzymałość na zginanie, duża twardość, odporność na utlenianie i ścieranie, dobra przewodność cieplna i odporność na szoki termiczna, nawet w wysokich temperaturach predysponuje opracowany materiał do wytwarzania z niego elementów i części maszyn i urządzeń takich jak: dysze, rolki, pierścienie ślizgowe itp. Spieki na bazie azotku krzemu wykazują ciągliwość podobną do węglików i odporność temperaturową charakterystyczną dla tlenków. Pozwala to stosować je m.in. do obróbki zgrubnej i półwykończającej odlewów żeliwnych toczeniem i frezowaniem, również z dużymi prędkościami skrawania, jak też do obróbki stopów specjalnych o wysokiej zawartości niklu. Spieki z azotku krzemu charakteryzują się dużą przewodnością cieplną oraz bardzo małą rozszerzalnością cieplną. Umożliwia to, podczas skrawania, chłodzenie cieczą narzędzi z tego tworzywa.

Tagi

Branże