Baza technologii

Technologia wytwarzania kompozytu ceramicznego o osnowie Al2O3 z dodatkiem faz wzmacniających, metodą spiekania FAST (Field Assisted Sintering Technique)
Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania
Opis technologii / usługi
Opracowana technologia wytwarzania kompozytu ceramicznego Al2O3 z dodatkami węgliko-azotkowych i borkowych faz wzmacniających bazuje na surowcach komercyjnych dostępnych na rynku. W procesie wytwarzania wykorzystuje się spiekanie metodą FAST. Opracowana technologia wytwarzania kompozytu ceramicznego Al2O3-ZrO2-Ti(C,N)-TiB2 znalazła zastosowanie m.in. do wyrobu półfabrykatów wieloostrzowych płytek skrawających. Cykl wytwarzania spieków ceramicznych /półproduktów składa się z następujących operacji: 1) przygotowanie mieszanki – Al2O3 + ZrO2+ Ti(C,N) + TiB2; 2) Spiekanie metodą FAST w temperaturze 1650°C, pod ciśnieniem 35 MPa, w matrycach grafitowych oraz w atmosferze ochronnej; 3) kontrola jakości i badania. Właściwości spieczonego kompozytu: gęstość 4,19÷4,29 g/cm3, twardość HV1 19÷22 GPa, moduł Younga E – 390÷410 GPa.
Zalety / korzyści z zastosowania technologii
Czysta ceramika z Al2O3 ma niską wytrzymałość na zginanie równą 350 MPa, odporność na kruche pękanie KIc 4,3 MPa·m1/2, moduł Younga rzędu 400 MPa i współczynnik rozszerzalności cieplnej wynoszący 8,2·10-6 1/K. Materiał charakteryzuje słaba udarność. Spieki z Al2O3, są jednak, z uwagi na niską cenę i odporność na ścieranie w wysokich temperaturach, stosowane w średnio-dokładnej obróbce żeliw o twardości poniżej HB235, stali węglowych o twardości mniejszej od 38 HRC, a także stali stopowych. Umocnienie ceramiki na bazie Al2O3 można wywołać poprzez dodatek cząstek dwutlenku cyrkonu i węgliko-azotka tytanu. Wprowadzenie fazy ZrO2 i Ti(C,N) do osnowy Al2O3 powoduje wzrost twardości oraz hamuje rozrost ziaren osnowy podnosząc równocześnie odporność na kruche pękanie. Dodatek dwuborku tytanu obniża natomiast współczynnik tarcia tych kompozytów. Badania wykazały również, że modyfikacja mikrostruktury tych spieków, a szczególnie wzrost jej drobnoziarnistości i równomierności rozmieszczenia faz, istotnie poprawia ich właściwości skrawne. Pozwala między innymi na zastosowanie wyższych prędkości skrawania. Dzięki temu powierzchnia obrabianego materiału po procesie skrawania uzyskuje, w wielu przypadkach, parametry pozwalające na eliminację procesu szlifowania.
Zastosowanie rynkowe
Tworzywa o osnowie Al2O3 umacniane dodatkiem ZrO2 i Ti(C,N) nadają się do obróbki z średnimi prędkościami skrawania stopów niklu, stali hartowanych, niemetalicznych kruchych tworzyw i żeliw o wysokiej twardości.
Tagi
Branże
Lokalizacja
Dane podmiotu
Nazwa: Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania
NIP: 6750001774