ОАО «Терекалмаз», Терек, Россия:

Х. З. Дзамихов, инженер
А. Б. Тлеужев, генеральный директор

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
Н. И. Полушин, зав. научно-исследовательской лабораторией «Сверхтвердые материалы»
М. Н. Сорокин, ст. науч. сотр. научно-исследовательской лаборатории «Сверхтвердые материалы», эл. почта: sorokin@misis.ru

В работе принимал участи сотрудник ОАО «Терекалмаз» А. С. Кушхабиев.

Проведено изучение возможности изготовления связок алмазных отрезных кругов, применяемых при резании мраморов различных прочностных свойств, методом комбинации известных матричных материалов на основе меди (V24), кобальта (BD126), железа (HDR). Были изготовлены безалмазные и алмазосодержащие сегменты методом горячего прессования в графитовых пресс-формах. Полученные образцы исследовали металлографическим, микро- рентгеноспектральным и рентгенофазовым методами анализа, измеряли их твердость, микротвердость, абразивную стойкость, плотность и пористость, прочность на изгиб по стандартным методикам. В результате проведенных исследований установлено, что методом комбинации стандартных матричных материалов можно изготавливать металлические связки для алмазного режущего инструмента с различными механическими свойствами. Установлено, что связки, полученные комбинацией матричных материалов V24 + BD126 состоят из твердого раствора Сu, α-Co, β-Co. Связки, полученные комбинацией матричных составов НDR + WC + V24, состоят из твердого раствора Сu, WC и интерметаллидов Cu_13,7Sn, Fe₄Co, Co₃Fe₇. Для повышения однородности распределения элементов в связках V24 + BD126 простого увеличения времени смешивания компонентов недостаточно, требуется применение более интенсивных методов смешивания, например в вибрационной шаровой или планетарной мельницах. При изучении механических свойств безалмазных сегментов связок: твердости, прочности на изгиб, микротвердости, абразивной стойкости, установлено, что для связок V24 + BD126 твердость и абразивная стойкость увеличиваются при увеличении содержания кобальта. Наибольшей твердостью и абразивной стойкостью обладают сегменты связки НDR + WC + V24, что объясняется наличием включений карбида вольфрама. При изучении прочностных свойств алмазосодержащих сегментов связок было установлено, что введение алмазов в связки V24 + BD126 приводит к снижению их прочности из-за возникновения дополнительных концентраторов напряжений, введение алмазов в связку НDR + WC + V24 не приводит к снижению прочности этой связки из-за наличия в ней большого числа зерен карбида вольфрама. При изучении изломов алмазосодержащих сегментов было установлено, что излом идет по связке, при этом алмазные зерна не разрушаются. На фотографиях наблюдается увеличенный зазор между алмазным кристаллом и связкой, следовательно, кристаллы алмаза держатся в связке за счет механического закрепления.

1. Nojkina A. V., Laptev A. I., Ermolaev A. A. Influence of synthesis and composition conditions on strength characteristics of synthetic carbonado-type diamonds // High Pressure Research. 2002. Vol. 22. P. 545–549.
2. Елютин А. В., Лаптев А. И., Манухин А. В., Санников Д. С., Крюкова Л. М. Синтез поликристаллических алмазов «карбонадо» из пирографита // Доклады РАН. 2001. Т. 378, № 6. С. 1–6.
3. Лаптев А. И., Атабиев Р. Х., Полушин Н. И., Елютин А. В., Перфилов С. А., Тлеужев А. Б., Кушхабиев А. С. Прочность алмазов при изготовлении бурового инструмента // Материаловедение. 2013. № 7. С. 40–43.
4. Lin I. C., Lin C. J., Tuan W. H. Diffusion coefficient of carbon in Fe – Ni alloy during synthesis of diamond under high temperature and high pressure // Ceramics International. 2013. Vol. 39, No. 8. P. 8861–8864.
5. Sumiya H. HPHT synthesis of large, high-quality, single crystal diamonds // Comprehensive Hard Materials. 2014. No. 3. P. 195–215.
6. Бугаков В. И., Елютин А. В., Караваев К. М., Лаптев А. И., Полушин Н. И. Новый тип связок на основе никеля, легированного диборидами титана и хрома, для алмазного камнеразрушающего инструмента // Известия вузов. Цветная металлургия. 1998. № 5. С. 61–68.
7. Sidorenko D. A., Zaitsev A. A., Levashov E. A., Kurbatkina V. V., Loginov P. A., Rupasov S. I., Kirichenko A. N., Andreev V. A. Interaction of diamond grains with nanosized alloying agents in metal-matrix composites as studied by raman spectroscopy // Diamond and Related Materials. 2013. Vol. 38. P. 59–62.
8. Sidorenko D. A., Zaitsev A. A., Kurbatkina V. V., Levashov E. A., Sevast'yanov P. I., Andreev V. A., Rupasov S. I. Influence of additives of carbon nanotubes on the structure and properties of metal binders for a diamond tool // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2013. Vol. 54, No. 6. P. 527–531.
9. Zaitsev A. A., Sidorenko D. A., Levashov E. A., Kurbatkina V. V., Rupasov S. I., Andreev V. A., Sevast'yanov P. V. Development and application of the Cu–Ni–Fe–Sn-based dispersion-hardened bond for cutting tools of superhard materials // Journal of Superhard Materials. 2012. Vol. 34, No. 4. P. 270–280.
10. Tokova L. V., Zaitsev A. A., Kurbatkina V. V., Levashov E. A., Sidorenko D. A., Andreev V. A. The features of influence of ZrO₂ and WC nanodispersed additives on the properties of metal matrix composite // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014. Vol. 55, No. 2. P. 186–190.
11. Андреев В. А., Гуреев А. И., Севастьянов П. И., Логинов В. И., Левашов Е. А., Логинов П. А., Рупасов С. И., Курбаткина В. В. Особенности влияния наномодифицирования и макроструктурирования на свойства связки Fe–Mo для алмазного инструмента // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. № 3. С. 82–91.
12. Логинов П. А., Курбаткина В. В., Левашов Е. А., Лопатин В. Ю., Зайцев А. А., Сидоренко Д. А., Рупасов С. И. Особенности влияния наномодифицирования на свойства связки Cu–Fe–Co–Ni для алмазного инструмента // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2014. № 2. С. 23–31.
13. Бугаков В. И., Лаптев А. И., Полушин Н. И., Бочаров М. В., Сорокин М. Н. Методика оценки износостойкости связок алмазного инструмента // Материаловедение. 2004. № 2. С. 24–28.
14. ИСО 4499-1:2008. Сплавы твердые. Металлографическое определение микроструктуры. Часть 1. Микрофотоснимки и описание.