Повышение работоспособности инструментальной керамики на основе исследований структуры, состава, свойств и механизмов разрушения и изнашивания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.01, кандидат технических наук Конаков, Александр Викторович

• Конаков, Александр Викторович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Конаков, Александр Викторович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Анализ свойств, структуры и методов получения инструментальной керамики

1.1 Требования, предъявляемые к инструментальным

керамическим материалам

1.2 Проблемы эксплуатации инструментальной керамики

1.3 Выводы. Постановка задач исследований

Глава 2. Методы исследования структуры, физико-механических свойств и служебных характеристик инст|эумцрдл|ной керамики

2.1. Методы исследования трещиностой£ости и эффективной

энергии разрушения

2.2. Методы определения микромеханических свойств инструментальных материалов

2.3. Методика определения внутреннего трения

инструментальных материалов

2.4. Электронно-микроскопические исследования поверхностей

трения, изнашивания и изломов инструментальной керамики

2.5. Количественные методы исследования изломов и контактных поверхностей инструментальных материалов

2.6. Методы оценки термопрочности

2.7. Измерение сил, контактных напряжений

2.8. Методы оценки жаростойкости композиционных

инструментальных материалов

2.9. Методика анализа результатов экспериментальных данных

2.10. Методика выбора оптимальных режимов финишной

обработки и эксплуатации инструментальной керамики

2.11. Методика определения эксплуатационных свойств

режущей керамики

Глава 3. Исследование структуры, состава и свойств

современных керамических материалов на основе А12Оз

3.1. Структура и состав инструментальной керамики

3.2. Влияние способа финишной обработки на структуру и состав инструментальной керамики

3.3. Вязкость разрушения кислородосодержащей керамики

3.4. Фрактография распространения трещины при разрушении

3.5. Применение метода акустической эмиссии (АЭ) для исследования процессов разрушения минералокерамики

3.6. Исследование диссипативных свойств инструментальных материалов на керамической матрице

3.7. Исследование химического взаимодействия фрикционной

пары «керамика - конструкционный материал»

3.8. Выводы

Глава 4. Исследование закономерностей изнашивания

и разрушения керамических материалов при нестационарном

резании

4.1. Исследование механизма хрупкого разрушения оксидно-карбидной керамики при обработке чугунов резанием

4.2. Особенности микромеханизмов изнашивания и разрушения оксидной керамики при обработке конструкционных сталей

4.3. Физическая модель высокотемпературного изнашивания

керамики на основе а-А120з

4.4. Выводы

Глава 5. Разработка технологии ионно-плазменной обработки

режущей минералокерамики на основе а-А^Оз

5.1. Сущность способа ионно-плазменной обработки

5.2. Исследование различных сочетаний технологических факторов ионно-плазменной обработки инструментальных керамических

материалов на их износостойкость при резании

Основные результаты и выводы по работе

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение работоспособности инструментальной керамики на основе исследований структуры, состава, свойств и механизмов разрушения и изнашивания»

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность процессов металлообработки зависит как от технических характеристик станочного оборудования, так и от свойств используемых инструментальных материалов.

В настоящее время интенсивно осваиваются новые виды конструкционных материалов: высокотвердых термообработанных сталей, вязких жаропрочных и коррозионных сплавов на основе никеля, кобальта и титана, высоколегированных сталей ферритного и аустенитного класса, мартенситнотвердеющих сталей, легированных чугунов, полимеров и композитов. Для всех этих принципиально отличающихся о своей физико-химической природе и свойствам материалов необходим режущий инструмент, способный при минимальном износе обеспечивать высокопроизводительную и качественную обработку.

Очевидно, что решение этой задачи возможно лишь путем создания принципиально новых типов инструментальных материалов, специализированных применительно к особенностям обрабатываемых изделий и режимам обработки.

Этим условиям в наибольшей степени удовлетворяют некоторые высокопрочные керамические материалы, специально разработанные применительно к требованиям, предъявляемым к износостойкому режущему инструменту.

Керамика обладает наибольшей твердостью при высоких температурах и наибольшей стойкостью при максимальных скоростях резания. Эти показатели определяют характерные области наиболее эффективных условий эксплуатации инструментальных материалов. Керамический режущий инструмент целесообразно эксплуатировать в условиях высоких скоростей (более 500 м/мин), незначительных глубин резания и подач, определяющих чистовые или получистовые операции. Использование керамики на указанных операциях дает

возможность повысить производительность труда и качество обработки изделий в условиях автоматизированного производства, а также в ряде случаев, отказаться от последующих операций финишной обработки, в частности -шлифования.

Перечисленные преимущества дают основание считать режущую керамику одним из наиболее перспективных инструментальных материалов, удельный вес которого в металлообработке постоянно возрастает. В зависимости от типа обрабатываемого материала и вида механической операции доля металлорежущего инструмента, оснащенного сменными многогранными пластинами (СМП) из металлокерамики, составляет 2-60% . Уровень объема обрабатываемого материала керамическим инструментом значительно выше, т.к. стойкость одной режущей кромки СМП из металлокерамики значительно выше стойкости одной режущей кромки СМП из твердого сплава.

Согласно прогнозам американских специалистов, применение инструмента из режущей керамики позволит сократить затраты на механическую обработку на 530 млн. долл. к 2000 г. /157/.

Более широкому применению инструмента из минералокерамики препятствуют ее недостатки, главными из которых считают относительно низкие прочность, трещиностойкость в условиях циклического термомеханического нагружения, что, в свою очередь, повышает требования к жесткости металлообрабатывающего оборудования со сниженным уровнем вибрации.

В связи с вышеизложенным, усилия ученых, работающих в области инструментального материаловедения, направлены на улучшение физико-механических свойств керамики. Так как в керамике не используется принцип снижения упругости за счет введения пластичной компоненты, срвершенствование ее свойств осуществляется на основе достижений механики и физики хрупкого разрушения, в рамках которых, в последнее время, открыты

и интенсивно разрабатываются механизмы повышения прочности и энергии разрушения хрупких материалов.

Альтернативным путем повышения производительности механической обработки является переход на высокопрочные режимы резания. В связи с относительно низкой теплопроводностью керамики на этих режимах в зоне резания генерируются высокие температуры, достигающие по некоторым данным 1400-1600°С /72/. В этих условиях фактором, определяющим эффективность использования керамического инструмента, является способность противостоять абразивному, химическому и диффузионному видам износа, сопротивлению пластической деформации. Исследованиям в этом направлении в настоящее время уделяется недостаточное внимание.

Научную основу для разработки технологий получения износостойких материалов, прогнозирования и контроля физико-механических и функциональных свойств режущего инструмента из сплавов на основе керамической матрицы дает трибоника. Отличительная особенность трибоники инструментальных материалов обусловлена сложностью и многообразием связей между переменными технологическими факторами процесса резания, физико-химическими явлениями, сопутствующими процессу резания, видом и микромеханизмами изнашивания и разрушения.

Успешное решение задач, связанных с разработкой проблемы изнашивания и стойкости режущего инструмента, производства и рациональной эксплуатации инструментальных материалов, и в первую очередь, на керамической основе, требуют комплексного подхода с позиции материаловедения и физики твердого тела, с привлечением тонких физических методов исследования микромеханизмов упрочнения, деформирования и изнашивания композитов.

Формирование и развитие такого подхода опирается, с одной стороны, на установление взаимосвязей между структурой (составом) и свойствами известных марок материалов, на кинетическую концепцию прочности, согласно

которой процессы изнашивания и разрушения инструмента, а также возникновения активных центров схватывания на его контактных поверхностях, является термоактивационным (т.е. развивающимся по мере увеличения износа - уровня термомеханических нагрузок в зоне резания), с другой стороны - на определение представления о механизме зарождения начальных микротрещин, переходе к формированию очага разрушения с последующим микроразрушением объемов материала.

Объектами исследования в настоящей работе являются композиционные инструментальные материалы на керамической («-А1203) матрице. Исследуются деформационно-прочностные характеристики и механизмы изнашивания материалов в широком диапазоне изменения структуры, состава и условий нагружения. Предлагаемый подход может быть применен при исследовании градиентных керамик и твердых сплавов, сверхтвердых материалов и других перспективных инструментальных материалов.

Работа содержит 5 глав.

В главе 1 изложены результаты обзора публикаций по проблемам создания и эксплуатации инструментальных керамических материалов.

Глава 2 посвящена методикам исследования структуры, физико-механических свойств и служебных характеристик триботехнических материалов. Рассмотрены оригинальные методы экспериментального исследования микропластичности, микрохрупкости, трещиностойкости и структуры градиентных материалов. Приведены экспрессные методики выбора оптимальных режимов резания для инструментальной керамики с ионным типом химической связи.

Глава 3 посвящена исследованию структуры, закономерностей изнашивания и разрушения минералокерамического инструмента. Приведены экспериментальные исследования деформационно-прочностных характеристик и служебных свойств инструментальных керамик. Рассмотрены физико-химические процессы образования поверхностных структур при резании.

Интерпретирована природа экстремальных зависимостей стойкость (износ) -скорость (температура).

В главе 4 предложена модель изнашивания минералокерамического инструмента на а- А120з - основе, изложены принципы повышения его работоспособности.

В главе 5 рассмотрен способ повышения износостойкости керамического материала путем ионно-плазменной обработки. Приведены результаты оптимизации параметров технологического процесса, изложена технология обработки инструментального материала и результаты его промышленных испытаний в процессах обработки резанием.

Глава 1. Анализ свойств, структуры и методов получения существующих марок минералокерамических инструментальных материалов.

1.1. Требования, предъявляемые к инструментальным керамическим материалам.

Проблемы инструментального обеспечения металлообрабатывающей промышленности тесно связаны с особенностями машиностроения. Первая особенность обусловлена быстрым развитием стратегически важных отраслей народного хозяйства, таких как транспорт, энергетика, связь, стимулирующим появление функционально новых конструкционных материалов. В первую очередь, к ним относятся высокопрочные и жаростойкие стали и сплавы на основе никеля, молибдена, титана, вольфрама и др. /105/.

Использование таких материалов дает возможность создавать машины с более высокими характеристиками. Однако при обработке заготовок из жаропрочных и высокопрочных сталей и сплавов необходимо считать скорость резания, так как ухудшается их обрабатываемость /105/. Так, при обработке заготовок из высокопрочных сталей возникают силы резания в 2...3 раза больше чем при обработке заготовок из Стали 45. К тому же, большинство труднообрабатываемых сталей и сплавов, имеют низкую теплопроводность, что приводит к возникновению высоких температур в зоне резания в 2...3 раза больших, чем при обработке обычных конструкционных материалов (табл. 1.1). Повышение контактных температур является основной причиной низкой стойкости инструмента.

Другая особенность современного машиностроения связана с форсированным развитием станков с числовым программным управлением (ЧПУ), в том числе многоцелевых и гибких производственных модулей (ГПС) и организацией на их базе малолюдных и безлюдных технологий. Оптимальной особенностью технологического оборудования ГПС, состоящего из многоцелевых, агрегатных и специальных станков, является возможность /43/ комплексной об-

работки деталей при обеспечении высокопроизводительного и точного выполнения различных способов первичной и абразивной обработки резанием (сверление, точение, шлифование фрезерование и т.п.).

Таблица 1.1 /18/.

Удельные силы резания (Р2) и контактные температуры (©), возникающие при точении различных материалов (8=0,1мм/об, 1=1 мм)

Обрабатываемый материал ств, МПа Р2, МПа 0(°С)при V мм/мин

20 60

Сталь 45 750 2000 200 300

12Х18Н10Т 600 2500 560 800

ХН62МВКЮ 1100 4000 720 1000

ЖС6-К 900 3500 750 1050

ВТ5 900 2000 520 750

38Х5МСФА 1700 7000 700 1000

Изучение конструктивных особенностей большой номенклатуры деталей из жаропрочных сплавов, обрабатываемых на станках с ЧГГУ /43/, выявило наличие у них торцовых, конических, криволинейных и цилиндрических поверхностей, что при постоянной частоте вращения шпинделя приводит к изменению главного угла в плане ф 15... 105°, скорости резания 0,4...2 м/с ; глубины резания 0,5.. .4 мм и т.д. На основании вышеизложенного, можно утверждать, что в этих условиях процесс обработки резанием является нестационарным и сопровождается изменением от одного до четырех параметров. При этом качество режущего инструмента является одним из важнейших факторов, определяющих эффективность производства.

Наиболее перспективным направлением повышения долговечности металлорежущего инструмента является промышленное внедрение сборного лез-

вийного инструмента с механическим креплением сменных многогранных пластин (СМП) при одновременном совершенствовании существующих и создании новых инструментальных материалов с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами /65/.

Для целенаправленного проектирования новых инструментальных материалов необходим строгий научный анализ причин выхода инструментов из строя и формулирование на этой основе требований к инструментальным материалам.

Можно выделить два вида повреждений режущего инструмента - поломку и износ /73/; каждый из которых, подразделяется в зависимости от причин.

Так, разрушение режущей части может быть вызвано малой жесткостью системы резания, внутренними дефектами, быстрым изменением режимов резания, развитием трещин на поверхности и внутри инструмента, его износом и

др.

Механический износ - это выкрашивание режущего клина вследствие накопления микродефектов, механическое разрушение поверхности инструмента в виде микронеровностей, истирание зерен инструмента.

При термическом износе /60/ возможны: изменение структуры и химического состава инструмента, химические (окисление, реакция с окружающей средой) и электрохимические (возникновение Т.Э.Д.С.) реакции, наварка, адгезия, диффузия (реакция в твердом растворе в условиях высоких температуры и давления), растрескивание под действием термических напряжений в результате температурного градиента на поверхности инструмента.

Исходя из вышеизложенного, материалы для изготовления режущих инструментов должны удовлетворять, по возможности, требованиям, приведенным в таблице 1.2.

Очевидно, что добиться всех, часто взаимоисключающих друг друга, требований в одном конкретном материале практически невозможно.

Одни из наиболее перспективных инструментальных материалов является режущая минералокерамика, обладающая комплексом замечательных функциональных характеристик, компромиссно отвечающих большей части перечисленных выше требований.

Таблица 1.2.

Функциональные характеристики инструментальных материалов.

Характеристики материалов Функциональные характеристики инструментов

Высокая твердость (в диапазоне высоких температур) Износостойкость

Высокая вязкость Стойкость к выкрашиванию, износостойкость

Высокая жаростойкость Стойкость (сопротивление) пластической деформации

Хорошая теплопроводность Стойкость к тепловому удару (стойкость к образованию термических трещин)

Химическая стабильность Стойкость к окислению и диффузии

Низкое сродство к обрабатываемому материалу Стойкость к привариванию, адгезии

Хорошая технологичность Высокая производительность при изготовлении и переточке

Исследование керамики, как инструментального материала, обусловлено следующими ее преимуществами по сравнению с традиционными материалами (быстрорежущая сталь, твердые сплавы):

- высокая термостойкость;

- высокая твердость;

- устойчивость к окислению и другим химическим воздействиям, а также эрозии;

- дешевизна сырья, используемого для изготовления керамического материала;

- экономия дефицитных и дорогих стратегических материалов (Со, Сг, №, Мо, \У);

- низкий коэффициент трения с обрабатываемым материалом, высокий

СТсж,

- низкая стоимость и доступность используемого сырья.

Вышеописанные преимущества позволяют использовать минералокера-

мический режущий инструмент для высокоскоростного резания при более медленном изнашивании при возрастании скорости резания по сравнению с твердыми сплавами, что обеспечивает значительное повышение производительности и сокращению простоев оборудования /98/.

Более широкое внедрение режущей керамики в производство сдерживается присущим ей рядом недостатков /98,73/:

- хрупкости, которая имеет два главных следствия, мешающих ее использованию - сложность обработки керамики какими-либо механическими воздействиями после обжига и мгновенное катастрофическое разрушение на пределе прочности;

- большой чувствительностью к дефектам структуры (трещины, поры, допустимые для металлов - для керамики губительны);

- трудностью получения керамики с полностью высокопроизводимыми свойствами и высокой степенью надежности, из-за многообразия фактов, значительно влияющих на эти свойства (качество исходных порошков, состав и технология получения, формирования, спекания и обработки керамики).

В настоящее время усилия разработчиков и изготовителей керамического инструмента сосредоточены, главным образом, на уменьшении, а по возможно-

сти и исключении указанных недостатков.

Режущая керамика на основе оксида алюминия является наиболее распространенным керамическим материалом. Это обусловлено относительной дешевизной и доступностью исходного сырья для ее изготовления, а также большим опытом промышленного производства и эксплуатации по сравнению с другими видами керамик - нитридной, сиалонов и др.

Этот вид керамики по признаку по признаку можно разделить на два подвида /26/:

- материалы, состоящие из одного или нескольких оксидов;

- минеральные композиции, включающие в себя помимо основной оксидной фазы добавки карбидов (нитридов) некоторых материалов.

К первому типу режущей керамики можно отнести: ЦМ332, ВО 13 (СССР), SR30 (Seco, Франция), V34(Valenite, США) и др. (табл. 1.З.).

Эти материалы представляют собой спеченный по различным технологиям почти чистый оксид алюминия а-А120з. Обладая комплексом таких свойств, как высокая твердость, сохраняемая при высоких температурах, химическая пассивность к агрессивным средам, позволяющих эксплуатировать инструмент при обработке высокопрочных материалов с высокими скоростями резания при продолжительной службе резцов /57/. Однако возможности этого инструмента ограничены сравнительно невысокой прочностью (аи«300 МПа), хрупкостью, чувствительностью к тепловым ударам. Сырьем для получения оксидной керамики является технический глинозем у А120з при нагревании монотонно переходящий в а-А120з (корунд). Химически чистый спеченный корунд обладает низкими механическими свойствами. Для улучшения свойств материала и интенсификации процесса спекания в исходную шихту добавляют специальные модифицирующие присадки в количестве 0,1... 1 мас.%. В качестве модификаторов могут использоваться MgO, Сг20з, Si02, СаО и другие соединения./101/

Модифицирования корунда оксидом магния приводит при спекании к образованию между зернами а-А12Оэ тонких прослоек шпинели Al2Mg04, кото-

рые сдерживают рост зерен и интенсифицируют процесс спекания. Помимо

Таблица 1.3.

Физико-механические свойства режущей керамики

Марка Плот- Предел Твердость Размер Способ Химический со- Фирма-изготови-

режущей ность прочности зерна, полу- став тель

керамики ю-3 кг/м3 при изгибе, МПа мкм чения

ЦМ322 3,90 300-350 HRA91 4-6 хп А120з .СССР

В013 3,94 400-600 HRA91-92 1-3 хп А1203 СССР

V34 - 500-700 HRA94 - хп А120з Valenite (США)

W80 3,98 700-800 HV2400 1,8 гип А1203 Sumitomo (Яп.)

SN60 3,97 380-440 HV2000-2400 3,0 хп Al203+Zr02 Feldmulle (Герм.)

SN80 4,16 500-600 HV2000-2400 2,0 хп Al203+Zr02 Feldmulle (Герм.)

АС5 3,99 480 HV1700 2,0 Al203+Zr02 Hertel (Герм.)

Widalox R 4,0 450 HV1800 гп Al203+TiC Krupp Widia (Герм.

Widalox G 4,2 700 HV1500 гп A1203+TíC+ Zr02 Krupp Widia (Герм.

ВОК-60 4,2-4,3 650 HRA93-94 2,0 гп A1203+TÍC СССР

ВОК-71 4,2-4,3 650 HRA93-94 2,0 гп A1203+TÍC СССР

SP4 - 900-1000 - - гип SÍ3N4 NGK(fln.)

Силинит 3,1-3,3 500-700 НУ 1700-2300 - гп Si3N4+Al203+TiC ИПМ АН УССР

этого шпинель создает вокруг кристаллов А120з область снижающих напряжений и препятствует распространению трещин, тем самым, упрочняя керамический материал /83/. Для получения тонкодисперсной структуры готового изделия исходную смесь порошков размалывают до зернистости 1...2 мкм (например, в шаровой мельнице). В результате тонкой отладки технологического процесса получения оксидной режущей керамики в настоящее время получают в промышленных масштабах образы материала с достаточно высокими характеристиками: аи«700 МПа, размер зерна 1...2 мкм, твердость «НУ 2400.

Значительно уступая другим инструментальным материалам по временному сопротивлению при изгибе, изделия из оксидной минералокерамики к тому же хрупки и легко скалываются и выкрашиваются, даже при незначительных ударах, обуславливая низкую надежность инструментов, что ограничивает

область ее применения преимущественно операциями стационарного резания (наружное и внутреннее точение, нарезание резьбы).

Преодоление хрупкости и повышение надежности в целях расширения области применения режущей керамики теснейшим образом связано с процессами ее формирования, спекания, финишной обработки и т.д. Чтобы сформулировать требования к керамике, как к инструменту, необходимо предварительно рассмотреть основные проблемы в преодолении хрупкости и повышения надежности керамики.

Керамический материал характеризуется ковалентными ионными или смешанными связями, он трудно поддается деформации из-за сильных взаимных связей между атомами. При приложении напряжения выше предела прочности в керамике почти без деформации возникает хрупкое разрушение /84/. Согласно теории Гриффитса /106/ прочность хрупких материалов выражается уравнением:

ст = К1сЛ/тг-С (1.1)

где, К!с - вязкость разрушения,

С - величина повреждения материала, Для снижения хрупкости материалов (повышения их прочности) необходимо либо увеличить К]С, либо уменьшить С. В данном случае величина К1С определяется соотношением:

К1с=^2Е8 (1.2)

Где, Е - модуль Юнга,

в - энергия разрушения. Поэтому Кк можно увеличить повышением модуля Юнга, получив спеченный материал с тонкой структурой и близкой к теоретической плотности, или увеличением 0, контролируя структуру, повышая ее равномерность /106/.

Величина дефектов С (уравнение 1.1) в материале в большинстве случаев связана с образованием трещин под влиянием пор, возникающих в результате усадочных явлений при усушке и обжиге. Размер дефектов есть статистическая

величина, поэтому для обеспечения надежности керамических материалов необходимо уменьшить разброс показателей качества изделий. Этот разброс тесно связан с наличием пор и трещин в материале. В связи с чем, для повышения надежности и снижения хрупкости необходимо исключить даже мельчайшую пористость.

Выполнение перечисленных выше условий, безусловно, приведет к повышению прочности и надежности инструментального материала. Однако, учитывая тот факт, что в спеченном материале изначально имеется какое-то количество дефектов типа пор, трещин и др., можно утверждать, что в материале уже реализованы первые стадии разрушения до начала его эксплуатации. Другими словами, дальнейшее повышение надежности материала может быть обеспечено мероприятиями по торможению разрушения и связанной с ним деградацией прочности.

Один из путей повышения прочности керамики - введение в основу мелких частиц второй фазы, для которой характерны полиморфные превращения, например Zr02. Полиморфные превращения сопровождаются значительным изменением объема: при моноклинно-тетрогональном превращении при температуре около 1200°С объем ЪгО^ уменьшается на 6;9.. .7,7% /57/. При охлаждении ниже температуры 1000°С происходит обратный переход и объем увеличивается. Возникающие при этом напряжения сжатия увеличивают пластичность композиции АЬОз - 2Ю2. Это приводит к повышению прочности, примерно в два раза (500... 1000 МПа) по сравнению с чистым а-А1203 /18/. Исследования показали, что полиморфное превращение 1г02 по своей природе близко к мартенситному. Особенность такого превращения состоит в том, что кристаллы новой фазы образуются путем одновременного (кооперативного) смещения атомов старой фазы. Этот процесс идет очень быстро и бездиффузионно. При механическом воздействии в поле напряжений вблизи вершины распространяющейся трещины происходит локальное тетрогонально-моноклинное превращение с увеличением в объеме. В результате этого создается дополни-

тельный барьер на пути прохождения трещины, что приводит к рассеянию ее энергии повышению прочности и пластичности керамики.

По данным работы /38/ оптимальное содержание Zr02 в А1203 должно составлять около 16 % об.. В работах японских авторов /158/ отмечается увеличение вязкости с увеличением Zr02 . В работах /160,163/ установлено, что для достижения прочности более бООМПа требуется исключительно высокая равномерность распределения диспергированного Zr02 . Режущая керамика содержащая 16 мас.% Zr02 моноклинной (низкотемпературной) модификации обладает более высокой износостойкостью при прерывистом резании и имеет пониженную стойкость при непрерывном точении по сравнению с керамикой без легирующих добавок. Режущая керамика, содержащая Zr02 , как в моноклинной, так и в тетрагональной модификации (в соотношении 1:1) имеет еще более высокую стойкость при прерывистом резании и равную стойкость режущей керамики без добавок /87. Для стабилизации тетрагональной модификации в композицию А1203 - Zr02 вводят небольшие добавки редкоземельных элементов, в частности, оксида иттрия (до 3,5%).

Оксидная режущая керамика фирмы Krupp Widia /18/ за счет увеличенного содержания и более равномерного распределения Zr02 обладает высокой твердостью, красностойкостью при достаточно высокой вязкости. Сочетание названных свойств обеспечивает надежность процесса, причем опасность поломки не велика даже при обработке заготовок с твердыми включениями по литьевой корке и при прерывистом резании.

Помимо улучшения эксплуатационных характеристик инструментальных материалов на основе композиции А1203 - Zr02 повышается их технологичность. Целая серия работ /61,65,73/ посвящена изучению влияния Zr02 на спекание композиции А120з - Zr02 . Установлено, что добавка Zr02 ускоряет процесс спекания и обеспечивает практически полное закрытие пор при сохранении исходной структуры А120з . Более высокая прочность границ зерен А1203 достигается при средних величинах зерен Zr02 . Прочность и вязкость разру-

шения можно повысить благодаря специальному легированию и гетерогениза-ции структуры границ зерен А120з /85/.

Керамические материалы оксидно-карбидного типа (смешанная керамика) помимо добавок различных оксидов (М^О, Хг02 и др.) содержат также в среднем 5...40 мае. % карбида, карбонитрида или нитрида титана, которые образуют в материале тонкодисперсные фазы, повышающие прочность материала /85/. Добавление до 30 мас.% ПС обеспечивает повышение прочности на изгиб на 20...30% по сравнению с оксидной керамикой. Кроме того, керамики оксидно-карбидного типа отличается повышенной прочностью на сжатие, износостойкостью и термической стабильностью.

При изготовлении инструментальной оксидно-карбидной керамики используют, как правило, процессы горячего (ГП) и горячего изостатического прессования (ГИП). В случае ГП предварительно подготовленную порошковую шихту загружают в графитовые пресс-формы и подвергают прессованию при температуре 1400...1900°С под давлением 15...50 МПа на воздухе, в атмосфере водорода или в вакууме в течение 5...30 мин. Полученные заготовки обрабатывают алмазным инструментом. Получение изделий с высокой прочностью и мелкозернистой структурой при использовании тонкодисперсных исходных материалов сопряжено с необходимостью подбора оптимальных параметров режима ГП (температуры, давления, прессования и выдержки).

В промышленном масштабе режущая керамика оксидно-карбидного типа выпускается в России (материалы марок ВОКбО и ВОК71) , и за рубежом (МС2, УЯЮО, УЗ2 и др.) (табл. 1.3).

1.2 Проблемы эксплуатации инструментальной керамики Режущая кромка инструмента в процессе работы находится в условиях механического и термического нагружения, а также подвергается физико-химическому взаимодействию обрабатываемого материала и окружающей среды. Совокупность процессов, происходящих в зоне контакта резца с обрабатываемым материалом, определяет скорость износа инструмента /22/.

Область контакта стружки с рабочей частью резца можно условно разделить на три зоны, для которых характерны различные виды изнашивания /39/: в зоне А происходит адгезионное взаимодействие стружки с материалом инструмента, вследствие чего затормаживаются граничащие с поверхностью слои материала (схватывание); в зоне В относительное движение характеризуется сдвигом материала в окрестностях точек схватывания с последующим разрывом точек (сваривание); в зоне С контакт сходящей стружки с поверхностью резца соответствует обычному трению двух упругих материалов (скольжение). Условия контакта по передней и задней граням принципиально одинаковы, но различаются величиной действующих нормальных напряжений, которые обычно выше на передней грани /60/.

Адгезинное изнашивание приводит к образованию лунки износа в зоне В. Отрыву частиц инструментального материала способствует циклический характер срезающих напряжений, действующих в каждой микрообласти, и возникновение усталостных явлений в поверхностных слоях /60/.

Характеристикой способности инструментального материала противостоять образованию сильных адгезионных связей является температура начала схватывания при давлениях, превосходящих напряжение текучести обрабатываемого материала. Наиболее высокой стойкостью к схватыванию обладает керамика на основе А120з /18/.

Эти характеристики зависят от степени химической инертности различных веществ, являющихся основой материалов для режущих инструментов, которая является функцией теплоты образования этих веществ /102/.

Нитрид кремния и оксид алюминия значительно превосходят по химической стойкости соединения, являющиеся основой твердых сплавов.

Абразивное изнашивание вызывается царапанием и срезанием твердыми включениями субмикроскопических и микроскопических объемов поверхностного слоя инструмента. Стойкость к этому виду зависит от механических

свойств поверхности материала в условиях трения /93/. Абразивное изнашивание наблюдается в зонах В и С.

Интенсивность диффузионного изнашивания определяется энергией активации диффузии. Высокая степень пластической деформации поверхностных слоев, сопровождаемая образованием неравновесных дефектов, во много раз увеличивает скорость диффузии. Иногда в результате диффузионных процессов в поверхностных слоях инструмента происходят структурные превращения, приводящие к охрупчиванию и разупрочнению материала. Эту разновидность диффузионного изнашивания иногда относят к химическому.

Важной разновидностью химического изнашивания является окислительное изнашивание, которое представляет собой установившийся стационарный процесс динамического равновесия между разрушением и восстановлением оксидных пленок на поверхностях трения. Его интенсивность зависит от способности материала образовывать плотные оксидные пленки, которые предотвращают дальнейшее окисление, а также снижают интенсивность адгезии в зоне контакта /140/.

Для керамики является характерным также химическое изнашивание, вызванное взаимодействием инструмента с пленкой оксида на поверхности стружки. В результате образуются сложные оксидные системы (силикаты, шпинели и т.д.) с пониженной температурой плавления /77/. Реакции происходят в подзонах В и С в присутствии кислорода. Причем химические реакции с образованием алюминатов снижают, а легкоплавких силикатов - ускоряют изнашивание /73/.

В связи со сложностью и многоплановостью механизма изнашивания трудно теоретически оценить вклад того или иного компонента в многокомпонентных керамических материалах в процессы их изнашивания. Поэтому влияние различных добавок, вводимых в керамические инструментальные материалы на основе оксидов алюминия или нитрида кремния, определяли экспериментально. Так, установлено, что 2Ю2 в материале на основе А120з увеличи-

вает степень пластической деформации передней грани в месте образования лунки, а добавка ТлС увеличивает износостойкость /84/. Оксид алюминия почти нерастворим в стали и обладает высокой износостойкостью, которая падает при добавлении к нему ПСЫ /84/.

Химическое изнашивание, как термоактивируемый процесс, хорошо описывается известным уравнением Аррениуса:

к = Ае"ЕШТ

где к - константа скорости химического изнашивания;

Т- температура реакции на режущей кромке инструмента;

А - константа;

Е* - энергия активации;

Я- универсальная газовая постоянная.

Среди других явлений, сопровождающих износ инструмента, можно отметить следующие /105/: пластическую деформацию вершины (зона А), приводящую к сколу кромки; скол режущей кромки вследствие перегрузки в зоне максимальных растягивающих напряжений; образование микротрещин (зоны В и С) при случайном совпадении точки максимального напряжения с раковиной вблизи поверхности; расплавление инструментального материала в отдельных точках на поверхности инструмента (зона В); разрыв пор или микротрещин на поверхности при заполнении их материалом стружки или адсорбции поверхностно-активных веществ.

Преобладающим фактором, определяющим вид и скорость износа, а также влияющим на параметры стружкообразования в зоне, является температура резания /60/.

Зависимость твердости от температуры может быть представлена экс-понциальной функцией:

Н = Н0е"аТ

где Н0 и а - константы данного обрабатываемого материала (металла);

Т - температура;

Н - твердость обрабатываемого материала при температуре Т.

В металлообработке инструмент всегда тверже обрабатываемой детали. Поэтому приведенное уравнение важнее для обрабатываемого металла, чем для керамического инструмента. Опыты показывают, что при высокоскоростном резании температура режущей пластины увеличивается, асимптотически приближаясь к температуре плавления обрабатываемого металла, а износ режущей пластины сильно связан с температурой зоны контакта.

Таким образом, из приведенных уравнений видно, что химический вид изнашивания режущего инструмента начинает преобладать при повышении скорости резания, а, следовательно, и температура. При повышении температуры относительная скорость химического износа будет возрастать из-за повышения значения е^*7111, в то же время относительный абразивный износ будет падать благодаря уменьшению твердости обрабатываемого металла (уменыде-нии величины е ).

Из всего сказанного с очевидностью следует необходимость создания режущей керамики, мало чувствительной к химическому изнашиванию.

1.3. ВЫВОДЫ

1. Основной причиной выхода из строя минералокерамического инструмента в процессах обработки резанием является хрупкое разрушение рабочей части.

2. Долговечность эксплуатации керамических инструментальных материалов в высокотемпературном диапазоне режимов резания определяется процессами, происходящими на контактных площадках режущего клина.

3.Традиционные подходы проектирования композиционных керамических инструментальных материалов (повышение физико-механических характеристик (6и> К1с ) объемов ) принципиально не изменяют картину разрушения и

износа.

4.Дальнейшее повышение работоспособности инструментальной керамики возможно на основе комплексных исследований структуры, свойств во заи-мосвязи с микромеханизмами изнашивания и разрушения.

Сформулированные выводы позволили определить цель и задачи исследования.

Целью работы является создание новых керамических инструментальных материалов на основе оксида алюминия с улучшенными эксплуатационными характеристиками и разработка методов их получения.

Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- исследование состава, структуры и свойств инструментальной керамики на основе а-АЬОз;

- исследование микромеханизмов её изнашивания и разрушения в широком диапазоне условий нагружения;

- разработка путей и методов повышения работоспособности инструментальной керамики для процессов обработки резанием.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Конаков, Александр Викторович, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев Г.С. Влияние тепловых и адгезионных явлений на работоспособность твердосплавного инструмента при прерывистом резании // Вестник машиностроения, 1974. -№10. -С.71-74.

2. Андриевский P.A., Ланин А.Г., Рымашевский Г.А. Прочность тугоплавких соединений. М.,Металлургия, 1974. -232 с.

3. Аникин В.Н., Фадеев B.C., Конаков A.B.и др Изнашивание и разрушение оксидной керамики при обработке конструкционных материалов./. Цветные металлы. - №8, 1989. -С.97-100.

4. Бердиков В.Ф., Богомолов Н.М., Бабанин А.В.и др. Основные закономерности упругопластического деформирования и хрупкого разрушения высокотвердых хрупких материалов при микро вдавливании и царапании пирамидальными алмазными наконечниками. Новое в области испытаний на микротвердость. М., Наука, 1974, - С. 119-124.

5. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. -М.: Металлургия. 1979. -495 с.

6. Билль Ч. Металлофизика. -М.: Мир, 1988. -С.459.

7. Бичем К.Д. Микропроцессы разрушения. В кн.: Разрушение. -М.: Мир. -1973. -T.I. -С.265-375.

8. Бичем К.Д., Пеллу P.M. Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М.: Мир, 1968.-265 с.

9. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М.: Строй-издат, 1965. - 279 с.

10. Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. М.: ИЛ, 1962, Металлургия. 1966. 196 с.

11. Ван Флек. Теоретическое и прикладное материаловедение. / Перевод с англ. -М.: Атомиздат, 1975. - 472 с.

12. Васильченко Г.С., Кошелев П.Ф. Практическое применение механики раз рушения для оценки прочности конструкций. М., Наука, 1974. - С. 148.

13. Ватин В.А. Диффузионная сварка стекла и керамика с металлами. - М.: Машиностроение, 1986. - 184 с.

14. Владимиров В.И., Орлов А.Н. Механизмы распространения трещин. В кн.: Усталость и вязкость разрушения металлов. -М.:Наука. -М. -1974. C.I4I-I47.

15.Гессингер Г.Х./ Порошковая металлургия жаропрочных сплавов. Пер. с англ. - Челябинск. Металлургия, Челябинское отделение, 1988. - 320 с.

16. Гильман Дж.Дж. Скол, пластичность и вязкость кристаллов. В кн.Атомный механизм разрушения. -М.: Металлургиздат., 1963. - С.220-250.

17.Гиндин И.А., Чиркина Л.А. О характере влияния границ двойников и зерен на процесс пластической деформации кремнистого железа при 185 и 300 °К// ФММ, 1969. -Т.27, вып.З. -С.531- -538.

18.Гнесина Г., Осипова И. и др. Керамические инструментальные материалы. -Киев.: Тэхника, 1991.

19. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности мате-

риалов. М.: Машиностроение, 1978. -С.200.

20. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов. М., Наука, 1976. -230 с.

21. Гуляев А.П., Разложение ударной вязкости на ее составляющие по данным испытания образцов с разным надрезом // Завод, лаб., 1967. -Т.ЗЗ.- №4. -С.473-475.

22. Гуревич Д.М. Принципы образования стойкости зависимости твердосплавного инструмента. Вестник машиностроения, 1976. -№12. - С.30-33.

23. Делиденко J1.M., Полонский Ю.А. Электропроводность огнеупорных материалов. М.: Металлургия, 1985. - 120 с.

24. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Киев: Наук,думка, 1978. -354 с.

25.Екобори Т. Физика и механика прочности и разрушения твердых сплавов. -М. Металлургия, 1971. -297 с.

26.Жедь В.П. и др. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами и их применение. - М.

27. Журков С.Н. Дилатонный механизм прочности твердых тел //ФТТ, 1983. -Т.25. -Вып.П. -C.3II9-3I23.

28. Журков С.Н. К вопросу о физической природе прочности. - ФТТ. 1980. -Т22. - С.3344-3349.

29. Иванова B.C. Разрушение металлов. М.'.Металлургия, 1979. - 168 с.

30.Иванова B.C., Ботвина JI.P., Маслов Л.И. Фрактографические особенности усталостных изломов и вязкость разрушения. В кн.: Усталость и вязкость разрушения. М.:Наука, 1974. -С.79-108.

31. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. - М.: Металлургия, 1975.-456 с.

32. Инденбом B.JL, Орлов А.Н. Проблема разрушения в физике прочности. Проблема прочности. -1970. -№12. -С.3-12.

33. Инденбом B.JL, Орлов А.Н. Формирование дислокационной структуры и механизмы упрочнения чистых ОЦК - металлов.Металлофизика. -1971.-№35. - С.3-10.

34. Кабалдин Ю.Г. Исследование разрушения режущей части твердосплавного инструмента при прерывистом резании // Вестник машиностроения. - 1981. -№6. -С.52-54.

35. Кабалдин Ю.Г. Разрушение режущей части твердосплавного инструмента под воздействием адгезионных явлений. Станки и инструмент. - №2. - 1980. - С.23-25.

36. Кабалдин Ю.Г. Хрупкое разрушение режущей части инструмента // Вестник машиностроения . -1981. -№7. -С.41-42.

37.Келли А. Высокопрочные материалы. М.:Мир, 1976. -260с.

о

38.Керамические типы и способ их изготовления//Пат. 4336305. - США,МКИ С23С 11/08.

39. Клушин М.И., Фадеев B.C. Исследование микромеханизмов разрушения

твердых сплавов при обработке резанием и пути повышения их сопротивления к различным типам разрушения. М.: НИИМАШ. - №233 ДШ -Д82. -С.40.

40. Клушин М.И., Фадеев B.C. Микромеханизмы разрушения твердых сплавов с износостойкими покрытиями при обработке конструкционных сталей // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов. Чебоксары, 1983. -С.З-10.

41. Конаков A.B., Фадеев B.C., Паладин Н.М., Аникин В.Н., Сагитдинов О.Н., Купряков А.П., Способ получения инструментального материала//А.с. №1584323, ДСП, СССР, 1989.

42. Конаков A.B., Штанов О.В., Купряков А.П. Свойства инструментальной керамики с износостойкими покрытиями/УТехнология получения и применение новых материалов в порошковой металлургии и машиностроении. - Владивосток, ДВО РАН, 1992. - С.46-51.

43. Кордыш JIM., Косовский B.JL. Гибкие производственные модули. /Под ред.Б.И.Черпакова. М.:Высш.школа, 1989. - III с.

44. Коровайченко В.В., Коровайченко Ю.Н., Шкуркин A.A. Прогнозирование стойкости быстрорежущего инструмента методом внутреннего трения // Технология и организация производства: Сб. научных трудов. Харьков. 1984. -С.33-34.

45. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев. Техника, 1970. -280 с.

46. Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Карауков А.К.и др./Поверхностная прочность материалов при трении Киев: Техника, 1976. - 292 с.

47. Коттрел А.Х. Дислокация и пластическое течение в кристаллитах. -М.: Ме-таллургиздат, 1958. -273 с.

48. Коттрел А.Х. Теоретические аспекты процесса разрушения. В кн.: Атомный механизм разрушения. -М.:Металлургиздат, 1963. - С.30-58.

49. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. -М.: Металлургия, 1976. -455 с.

50. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М. .'Машиностроение, 1977. -526 с.

51. Крамер Б. Новые механизмы износа керамического режущего инструмента. - Т.34.-№786 А., 1983. - С.89-97.

52. Красковский А .Я., Стукалов В.М. Оценка скоростной зависимости динамического предела текучести некоторых кристаллов с ОЦК и ГЦК структурой. Проблема прочности. - 1972. -№4. -С.59-64.

53. Красовский А .Я., Степаненко В. А. Изучение механизма распространения трещин усталости в никеле методом количественной стереоскопической фрактографии: Препринт. - Киев: Ин-т проблем прочности АН УССР. 1977. -24 с.

54. Красовский А.Я., Степаненко В.А., Бега М.Д. Применение растровой электронной микроскопии для количественного стерео-фрактографичеекого анализа усталостных изломов // Пробл.прочности. 1977. - №6. - С.35-38.

55. Красулин Ю.Л., Баринов С.М., Иванов B.C. Структура и разрушение материалов из порошковых соединений. М.:Наука, 1985. -С. 147.

56. Криштал М.А. Исследование дефектов, возникающих при образовании покрытий, поверхностном упрочнении и эксплуатации деталей машин большого ресурса. - Пробл.прочности, 1981, №3. - С.84-90.

57.Куимова М.Е., Максимов A.A.. Получение и применение новых конструкционных керамических материалов//Аналитический обзор. ГКНТ, ВНТИЦ. -М., 1986.

58. Куксенко B.C., Слуцкер А.И., Фролов В.И. Механизм зарождения макротрещин в нагруженных полимерах //Пробл.прочности. 1975. -№2. -С.81-84.

59. Кусов A.A., Веттегрень В.И. Расчет долговечности нагруженной цепочки атомов в ангармоническом приближении //ФТТ, 1980. -Т.22. - Вып.П. -С.3350-3358.

60. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. -М.:Машгиз, 1958. -354 с.

61. Лошак М.Г., Пилянкевич А.Н., Шаповал B.C. и др. О связи между механическими характеристиками и микроструктурой твердых сплавов TiC-Ni(Mo). Сверхтвердые сплавы. - 1985. -№2. - С.23-26.

62. Ляховицкий М.М., Орлов A.C., Рощупкин В.В. и др Экспериментальные исследования акустических свойств чистого никеля в области магнитного фазового перехода..// Физические свойства веществ и материалов. М.: 1962. вып. 19. -С.99.

63. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1967. - 278 с.

64. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация А. Деформация и разрушение материалов. Перевод с англ., М., Мир, 1970. -С.443.

65.Мальцов О.С. и др. Современные керамические инструментальные материалы. Технология изготовления и эффективность примене-ния.//Машиностроительное производство. Серия: Технология и оборудование обработки металлов резанием. - М.: Обзор информ. /ВНИИТЭРМ/, 1989.

66.Масаси Като и др. Труды японского научного общества машиностроения. -Нихон кикай гаккай ромбун сю, 1971. - т.37, №298, С. 12-28.

67.Матвеев Г.М., Метелкин П.И., Павлова М.А.. Термодинамические исследования взаимодействия керамики с конструкционными металлами//Физика и химия обработки материалов. - 1976. - №1, С. 107-112.

68. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшов В.Г. Кинетика разрушения. М.: Металлургия, 1979, 278 с.

69.Миллер К./ Ползучесть и разрушение. Пер. с англ. М.: Металлургия., 1986. -120 С.

70. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Получение и измерение рентгенограмм. Справочное руководство. М., Наука. 1976. - 326 с.

71.Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. М.: Металлургия, 1983.-С.232.

72.Новые направления в области совершенствования методов обработки металлов резанием//Перевод ВЦП Л-0770. - М, 1985. - С32.

73.Норутаки Н.. Керамические материалы для режущих инструментов. - "Ки-кай но кэнкю", 1978. -т.ЗО, №6, С.22-726.

74. Нотт Дж. Ф. Основы механики разрушения. М.: Металлургия, 1978. - 256 с.

75. Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. -М.:Машгиз, 1962. - 353 с.

76.0кусима К., Нарутаки Н.. Характер поведения продуктов адгезии на поверхности режущего инструмента при обработке кальциевых раскисленных сталей (Сообщение 2). "Сэйницу Кикай", 1971. -т.37, №5, С.331.

77.0кусима К., Хоси Т., Норутаки Н.. Характер поведения продуктов адгезии на поверхности режущего инструмента при обработке кальциевых окисленных сталей. - "Сэйницу Кикай", 1968. - т.34, №7, С.478.

78. Орешкин П.Т. Электропроводность огнеупоров. М.: Металлургия. 1965. -152 с.

79. Остафьев В.А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1979. -168 с.

80. Петров В.А. Дилатонная модель термофлуктуационного зарождения тре-щин.//ФТТ, 1983. -Т.25. -Вып.3124-3127.

81. Петров В.А. Явление термофлуктуационного разрушения. Изв. АН СССР. ФТТ. 1976. -Т. 18. -№5. -C.I290-I298.

82. Пилянкевич А.Н., Бритун В.Ф. Препарирование образцов тугоплавких соединений для исследований на просвет в электронном микроскопе. -Порошковая металлургия, 1981. №11. -С.97-101.

83. Пилянкевич А.Н., Мельникова В.А., Кулик А.И. Структура керамики на основе А120з с добавкой TiC. Порошковая металлургия. №11. 1987. - С.94-97.

84.Пилянкевич А.Н., Мельникова В.А., Кулик А.И.. Структура керамики на основе А1203 с добавкой TiC. - М.: Порошковая металлургия, 1987. - №1, С.84-87.

85. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. -М. Металлургия, 1982.-5 84с.

86. Постников B.C. Внутренне трение в металлах. М., Металлургия, 1974, 351 с.

87.Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе. Справ.изд. / Андриевский P.A., Спивак И.И.; Челябинск. Металлургия. Челябинское отделение, 1989. - 368 с.

88. Пуш Г. Способы испытаний, применяемых в механике разрушения. - В кн.: Испытание материалов./Справочник. Под ред. Х.Блюменауэра. М.Металлургия, 1979. -C.92-III.

89. Растровая электронная микроскопия. Разрушение. Справ, изд. / Энгель Д., Клингеле Г. Пер. с нем. - М., Металлургия. 1986. - 231 с.

90. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердого тела. М., 1974.

91. Рид. В.Т. Дислокации в кристаллах. М.: Металлургиздат, 1957. -268 с.

92. Русаков A.A. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977. - 480 с.

93. Рыбакова Л.М., Куксенкова Л.И. Структура и износостойкость металла. М., Машиностроение, 1982. - 212 с.

94. Самсонов Г.В., Запорожец A.A. Антифрикционные характеристики и электронное строение металлов. В кн.: Проблемы трения и изнашивания. Киев. Техника, 1971. - №1. - С.48.

95. Самсонов Г.В., Ковтун В.И. Конфигурационная локализация элетронов в твердом теле. Киев: Наукова думка, 1978. -152с.

96. Самсонов Г.В., Ткаченко Ю.Г., Бердикрв В.Ф. и др. Микротвердость, микрохрупкость и хрупкая микропрочность карбидо- переходных металлов. Карбиды и сплавы на их основе. Киев. Наукова думка, 1976. - С.98-104.

97. Смит К. Ограничения в применении подходов механики разрушения к композитам. В кн.: Механика. Новое в зарубежной науке. Вып. 16. Неупругие свойства композиционных материалов./ Под ред. К.Гераковича. М., Мир, 1978. -С.221-248.

98.Специальный подкомитет по обрабатываемости материалов при Научном обществе точной механики. Обрабатываемость кальциевых раскисленных сталей (Сообщение 4). - "Сэйницу Кикай", 1969, - т.35, №6, С.331.

99. Старков В.К. Проблемы автоматизированной обработки резанием. В кн.: Новые методы обработки резанием конструкционных материалов и эксплуатация режущих инструментов.М.,1988. - С.5-9.

100. Степанов A.B. Основы практической прочности кристаллов. М.: Наука, 1974. - 132 с.

101. Стрелов К.К.. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. -М.: Металлургия, 1985.

102. Талантов Н.В., Дудкин М.Е. Исследование диффузионных процессов при обработке сталей твердосплавным инструментом // Технология машиностроения и автоматизация производственных процессов. Волгоград: 1978. -С.79-91.

103. Тенсхор Г.К., Барч С. Процессы износа при обработке резанием керамическим инструментом из окиси алюминия. - Т. 129. - № 7, 1987. -С.66-73.

104. Томас Г. Электронная микроскопия металлов. М.: Изд-во инстр.матер., 1963.- 351 с.

105. Трент Е.М. Резание металлов. М.: Машиностроение, 1980. - 364 с.

106. Трефилов В.И., Мильтон Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. - Киев: Наукова думка, 1975. -615 с.

107. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф.. Дисперсные частицы в тугоплавких металлах.-Киев., 1978.-С.240.

108. Тушинский Л.И., Плохов A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. - Новосибирск; Наука. 1986. -С.200.

109. Уайэтт О., Дью-Хьюз Д.. Металлы, керамики, полимеры. Введение к изучению структуры и свойств технических материалов: Пер. с англ. / Под ред. Любова Б.Я.. - М.:Атомиздат, 1979. -580с.

110. Усталостное разрушение металлов. Коцаньда С./ Пер. с польск. М., Металлургия, 1976. - 456 с.

111. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Конаков A.B. и др Способ получения инструментального материала.. Положительное решение по заявке 4651929/33-

(026107) от 20.02.89г.

112. Фадеев B.C., Кабалдин Ю.Г., Ляховицкий М.М. Внутреннее трение и скорость звука в спеченных твердых сплавах. Металлы №5, 1986. -С.57-58.

113. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Конаков A.B. Влияние структурно-энергетического состояния контактных поверхностей инструментальных материалов на работоспособность инструмента в условиях нестационарного резания. В кн.: Прогрессивные конструкции режущего инструмента для ГПС и роботизированных комплексов. М., 1987. -С.91-98.

114. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Конаков A.B. Защитные покрытия для режущей минералокерамики//Износостойкость машин. Тезисы докладов научно-технической конференции. Часть П. - Брянск, 1991. - С.27.

115. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Конаков A.B. и др Оценка работоспособности и выбор метода испытаний минералокерамики для обработки резанием.. Цветные металлы №11, 1988. С.75-77.

116. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Конаков A.B. Структурно-морфологический анализ современных составов инструментальной керамики на основе а-А120з //Технология получения и применение новых материалов в порошковой металлургии и машиноведении. - Владивосток, ДВО РАН, 1992. - С.36-46.

117. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Максимов A.A., Аникеев А.И., Конаков A.B. Сплав для нанесения покрытий на режущие керамические материалы//А.с. №16000358, СССР 1988.

118. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Максимов A.A., Конаков A.B. Исследование механизма изнашивания и пути повышения работоспособности минералоке-рамического инструмента в процессах обработки резанием//Рациональная эксплуатация режущего инструмента в условиях ГПС и станков с ЧПУ. - М., 1989. - С.98-104.

119. Фадеев B.C., Аникин В.Н., Мельникова В.А., Конаков A.B. Влияние способа финишной обработки поверхностей корундовой минералокерамики на функциональные свойства режущего инструмента//Вестник машиностроения №8, 1992. - С.40-44.

120. Фадеев B.C., Верхотуров А.Д., Балов В.П., Принципы конструирования инструментальных материалов и использование Дальневосточного сырья для получения режущей керамики. Вестник Дальневосточного отделения академии наук СССР, №5, 1990. С.72-82.

121. Фадеев B.C., Конаков A.B. Технологии получения самоорганизующихся материалах//Новые технологии получения и свойства металлических материалов. Тезисы докладов П-го Всесоюзного симпозиума по перспективным металлическим материалам. - М., 1991. - С.145.

122. Фадеев B.C., Конаков A.B., Паладин Н.М., Купряков А.П. Способ получения минералокерамического инструментального материала//А.с. №1640946, СССР, 1989.

123. Фадеев B.C., Купряков А.П., Аникин В.Н., Конаков A.B., Сагитдинов О.Н., Способ получения инструментального материал а//А. с. №11635495, СССР, 1989.

124. Фадеев B.C., Купряков А.П., Конаков A.B., Паладин Н.М. Способ акустического контроля физико-механических свойств изделия//А.с. №1786423, СССР, 1990.

125. Фадеев B.C., Купряков А.П., Конаков А.В.Штанов О.В., Исследование закономерностей изнашивания и разрушения керамического инструмента в процессах обработки резанием//Материалы и упрочняющие технологии-90. - Курск, 1990. - С.108-109.

126. Фадеев B.C., Мельникова В.А., Конаков A.B. Субструктура поверхностей трения формируемая на кислородосодержащей керамике//Трение и износ, т. 12, №6, 1991.

127. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Аникин В.Н., Конаков A.B. Выбор критерия оценки работоспособности и метода испытаний минералокерамики для процессов обработки резанием//Информационный листок №372-87. - Хабаровск: Хабаровский межотраслевой территориальный ЦНТИ, 1987.

128. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Аникин В.Н., Конаков A.B. Способ получения инструментального материала//А.с. №1546723, СССР, ДСП, 1988.

129. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Аникин В.Н., Максимов A.A., Конаков A.B. Оценка работоспособности и выбор метода испытания минералокерамики для обработки резанием//Цветные металлы №11, 1988. - С.75-77.

130. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Конаков A.B. Влияние структурно-энергетического состояния контактных поверхностей инструментальных материалов на работоспособность инструмента в условиях нестационарного резания металлов//Прогрессивные конструкции режущего инструмента для ГПС и роботизированных комплексов. - М., 1987.

131. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Конаков A.B., Аникин В.Н., Аникеев А.И., Купряков А.П. Композиционный слоистый материал//А.с. №1812764, СССР, 1990.

132. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Трофимов В.И., Конаков A.B. Выбор марки твердого сплава для торцового фрезерования с применением критериев механики разрушения//Передовой производственный опыт№7, 1988.-С.11-14

133. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Штанов О.В., Купряков А.П., Конаков A.B. Способ получения инструментального материала// A.c. № 1727371, СССР, 1990.

134. Фадеев B.C., Паладин Н.М., Штанов О.В., Купряков А.П., Конаков A.B. Способ получения инструментального материала//А.с. №1685071, СССР, 1989 .

135. Финкель В.М. Физика разрушения. -М.: Металлургия, 1970. - 376 с.

136. Хает Г.Л. Прочность режущего инструмента. -М.Машиностроение, 1975. - 168 с.

137. Халл Д. Введение в дислокации. Атомиздат. М.: 1968. - С.20.

138. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных ма-

териалов. /Пер. с англ. под. ред. Берштейна M.JL, Ефименко С.П. - М.: Металлургия, 1989. - 576 с.

139. Хидэхару Усуи. Наука обработки резанием и шлифованием. - "Кёрицу сюппан", 1971.

140. Химический износ режущей керамики при обработке стали. М., ВНИИ-ТЭМР, 1987. -С.1-10.

141. Шведков Е.П.. Материалы для режущего инструмента с покрытиями. -Киев, 1983.-С.24.

142. Шульде Г.. Металлофизика./ Пер. с нем. под ред. Я. С. У майского. - М.: Изд-воМИр, 1971.-С.503.

143. Шьюмон П. Диффузия в твердых телах. М., Металлургия, 1966, 196 с.

144. Эванс А.Г., Лэнгдон Т.Г. Конструкционная керамика. /Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1981. - С.312.

145. Appel F. Thermally activated dislocation processes in NaCl single crystals. II. Phys. status, salidi A., 1975, 31, №3, p.615-620.

146. Brack D. Some contributions of electron fractographie to the theory of fracture. Jnt. Met/Rev., 19, 1974, p.135-182.

147. Broek D. Elementary engineering fracture mechanices. Leyden: Noord-hoff int. puble., 1974,530 p.

148. Broek D., Bowles C.Q. Fatigue crack propagation mechanism. Jnt. J. Fract. Mech., 1970, 6, №4, p.321-531.

149. Crussard C., Baraine R., Plateau J., et al. A study of impackt tests and the mechanism of brittle fracture. J. Jron and Steel Jnst., London, 1956, 183, №2, p.146-159.

150. Hirth J.P., Lothe J. Theory of Dislocation. New York, Mr. Graw - Hill, 1968, 677p.

151. Jahnston W.D., Gilman J.J. Velasities of dislocations, dislocations densities and plastic flow in crystals Li F. J. Appl. Phys., 1959, 30, №2, pi29-146.

152. Jindley T.C., Richards C.E. The relevance of crack clasure tu fatigue crack propagation. Mater. Sei. and Eng., 1974, 14, №5, p.281-293.

153. Jmura T. Dynamic studies of plastic deformation by means of high voltage electron microscopy (HVEN). Jn: Electron microscopy and structure of materials. Bercley. Univ. of California press, 1972, p. 104-133.

154. Johnstan W.D., Yield paints and delay times in single crystals. J. Appl. Phys., 1962, 33, №9. P2716-2730.

155. Konig W.. Der Einflus nichtmetallischer Einschlüsse auf die Zerspanbarkeit von unliegerlen baustahlen. Ind.Ans. 87, 26, 1969. - S. 113.

156. Matt. N.E. Fracture af metals: theoretical cansideration. Engineerigs., 1948, 165, №2, p.16-18.

157. Mc. Millan J.C., Pellouk R.M.N. Fatigue crack propagation under program, and random loads. Jn: Fatige crack Propagation, Philadelphia, 1967, p.505-532.

158. Nacada Y., Keh A.S. Latent hardening in iron single crystals. Acta met., 1966,

14, №8, p.961-973.

159. Orowan E.O. Fundamentals of brittle behavior of metals. - Jn: Fatigue and Fracture of metals. Ed by W.M. Murray. New York, Willey, 1950, p. 139-167.

160. Pelloux R.M.N., Mc. Millan J.C. The analysis of fracture surfaces by electron microscopy. Jn: Proc. Jst. Jnt. conf. fract. Sendai, 1965, vol. 2, p.547-569.

161. Rise J.R., Beer F.P. On the distribution of rises and falls in a cantinuous ran-don process. Journal of Basic Engineering, 1965, №2 p.154-161.

162. Rise S.O. Mathematical analysis of random noise. BSTJ, 1944, v.23, №3, 1945, v.24,№l.

163. Rosenfield A.R, Hahn G.T. Sources of fracture toughness. Jn. Appl. relat. Phenomena in titanium alloys, 1968, p.5-32.

164. Schijve J. Discussion. Jn: Fatigue crack propagation. Philadelphia, 1967, p.533-53

165. Spitzig W.A. A fractographic feature of plane strain fracture in 0.45C-Ni-Mo steels.- Trans. Amer. Soc. Met., 1968, 61, №3, p.344-349.

166. Stein D.F., Low J.R. Mobility of ebge dislocations in silicon - iron crystals.-J. Appl. Phys., 1960, 31, №2, p.362-362.