Анотація до роботи:

Лазарюк В.В. Розробка та дослідження жаростійких безвольфрамових твердих сплавів (Ti, Nb)C-Ni-Cr-Al. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.06 – Порошкова металургія та композиційні матеріали. – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2004.

Розроблено та досліджено безвольфрамові тверді сплави на основі складного карбіду титану та ніобію з нікель-хром-алюмінієвою зв’язкою. Оптимізовано хімічний склад та технологічні режими спікання сплавів.

Встановлено, що легування карбіду титану карбідом ніобію зменшує розчинність тугоплавкої основи у металевій зв’язці сплаву, що уповільнює ріст карбідних зерен. Обмежена розчинність хрому у тугоплавкій фазі (Ti, Nb)C сприяє зменшенню взаємодії металевої зв’язки з тугоплавкою основою.

Підвищення міцності та отримання високих показників твердості та в’язкості руйнування сплавів досягається за рахунок подрібнення структури, зменшення пористості та розмірів карбідних зерен.

Дослідження кінетики окиснення сплавів на повітрі у температурному інтервалі 1173-1392 К показало, що сплав із 24 %(мас.) Ni-Cr зв’язки характеризується вищою жаростійкістю, ніж у карбіду титану та сплавів ТН20 та Т15К6. Досліджено фазовий склад, морфологію, кінетичні закономірності та механізм формування окиснених шарів досліджуваних сплавів.

Розроблені безвольфрамові тверді сплави системи (Ti,Nb)C-Ni-Cr-Al можуть ефективно застосовуватись як інструментальний матеріал для заміни твердого сплаву Т15К6.

1. Розроблено та досліджено безвольфрамові тверді сплави на основі складного карбіду титану та ніобію з нікель-хром-алюмінієвою зв’язкою. Оптимізовано хімічний склад та технологічні режими спікання сплавів. Встановлено, що введення у склад сплавів складного карбіду (Ti, Nb)C та добавки AlN активує процес спікання, зменшує пористість та приводить до утворення дрібнозернистої структури сплаву. Максимальна усадка сплаву (Ti, Nb)C-Ni-Cr-Al досягається при вмісті 10 %(мас.) NbC та 2 % (мас.) AlN.

2. Визначено особливості структури та фазового складу сплавів. Встановлено, що основними фазами сплавів (Ti, Nb)C-Ni-Cr-Al є складний карбід (Ti, Nb)C та твердий розчин заміщення на основі нікелю. Легування карбіду титану карбідом ніобію зменшує розчинність тугоплавкої основи у металевій зв’язці сплаву, що гальмує ріст карбідних зерен в процесі перекристалізації через рідку фазу. Обмежена розчинність хрому у тугоплавкій фазі (Ti, Nb)C сприяє зменшенню взаємодії металевої зв'язки з тугоплавкою фазою.

3. Встановлено, що підвищення міцності та отримання високих показників твердості та в’язкості руйнування сплавів на основі складного карбіду (Ti, Nb)С досягається за рахунок зменшення пористості та розмірів карбідних зерен. Дослідження фізико-механічних властивостей сплавів показало, що підвищені їх значення: s_зг=1100 МПа, s_ст=3800 МПа, HRA=91,5, HV₅=1720 МПа, K_іс=12,4 МПам^1/2 має сплав на основі (Ti, Nb)C із вихідним складом %(мас.): TiC – 68, NbC – 10, Ni – 13,5, Cr – 4,5, AlN – 2, який відзначається найбільш дрібнозернистою структурою.

4. Дослідження кінетики окиснення сплавів (Ti, Nb)C-Ni-Cr-Al на повітрі за критерієм питомого приросту маси у температурному інтервалі 1173-1392 К показало, що підвищення вмісту Ni-Cr зв’язки від 10 до 24 % (мас.) у сплаві приводить до збільшення його жаростійкості в 2–2,5 рази при постійній температурі нагрівання. Жаростійкість сплаву на основі (Ti, Nb)C із вихідним складом, %(мас.): TiC – 64, NbC – 10, Ni – 18, Cr – 6, AlN – 2 вища, ніж стандартних карбідовольфрамових твердих сплавів, компактного карбіду титану та безвольфрамового твердого сплаву марки ТН-20.

5. Досліджено фазовий склад, морфологію, кінетичні закономірності та механізм формування окиснених шарів сплавів (Ti, Nb)C-Ni-Cr-Al. На початковій стадії (1,5-2 год.) відбувається переважне утворення оксидів металів зв’язки сплаву, в подальшому утворюються два окиснені шари на основі рутилу TiO₂: зовнішній та внутрішній. При вмісті у вихідному складі хрому 4,5 та 6 % (мас.) на межі внутрішнього окисненого шару з сплавом утворюється суцільний шар оксиду хрому, що приводить до зменшення швидкості окиснення сплаву. В результаті дифузійного потоку катіонів металів у зовнішньому окисненому шарі після 5-6 годин окиснення при досліджуваних температурах формується бар’єрний щільний проміжний підшар з високою концентрацією Nb, Ni, Cr, що змінює лімітуючу стадію окиснення сплаву на дифузію кисню або катіонів металів до реакційної поверхні.

6. Дослідження ріжучих властивостей показали, що розроблені безвольфрамові тверді сплави системи (Ti,Nb)C-Ni-Cr-Al можуть ефективно застосовуватись для заміни карбідовольфрамового твердого сплаву Т15К6 як інструментальний матеріал для ріжучих пластин для обробки конструкційних вуглецевих сталей на чистових та напівчистових токарних операціях із швидкістю різання до 600 м/хв, а також для виготовлення зносостійких деталей технологічного оснащення для обробки металів тиском, що працюють в умовах підвищених температур.

Публікації автора:

1. Лазарюк В. Дослідження впливу карбіду ніобію на властивості твердого сплаву TiC-Ni-Cr // Вісник Тернопільського державного технічного університету. -Том. 3, число 4 . -1998. -С.132-136.

2. Бодрова Л.Г., Крамар Г.М., Лазарюк В.В., Самогальський І.І., Загуляк Я.І. Безвольфрамові тверді сплави. Сучасні тенденції розвитку // Вісник Тернопільського державного технічного університету.-2000.-Т.5.-№2.-С.16-28. Особистий вклад здобу-вача - аналіз фізико-механічних властивостей твердих сплавів на основі карбіду титану.

3. Бодрова Л.Г., Крамар Г.М., Лазарюк В.В., Самогальский И.И. Твердые сплавы на двойной карбидной основе // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научн. трудов. –Донецк:ДонГТУ, 2000. Вып.11.-С.89-93. Особистий вклад здобувача – дослідження та аналіз фізико-механічних властивостей твердого сплаву на основі карбідів титану та ніобію.

4. Бодрова Л.Г., Крамар Г.М., Кислий П.С., Лазарюк В.В. Особенности спекания керметов на основе карбидов титана, ванадия и ниобия // Сверхтвердые материалы.-2001.-№4.-С.45-49. Особистий вклад здобувача - аналіз впливу карбіду ніобію на процес спікання твердого сплаву TiC-Ni-Cr.

5. Бодрова Л.Г., Бодров В.П., Лазарюк В.В. Высокотемпературное окисление твердого сплава на основе карбидов титана и ниобия с никель-хромовой связкой // Сверхтвердые материалы. – 2002.- №1. – С.58-66. Особистий вклад здобувача – розрахунок кінетики окиснення, аналіз морфології, структури, фазового складу та механізму формування окиснених шарів.

6. Бодрова Л, Крамар Г., Лазарюк В. Фізико–механічні властивості безвольфра-мових твердих сплавів на подвійній карбідній основі // Вісник Тернопільського державного технічного університету, 2002, том 7, №3. С.9-16. Особистий вклад здобувача - проведення випробувань твердих сплавів на міцність та тріщиностій-кість, участь у обговоренні результатів та висновків.

7. Лазарюк В.В., Бодрова Л.Г., Крамар Г.М., Кривий П.Д., Шарик М.В. Експлуатаційні властивості твердих сплавів на оcнові карбідів титану, ніобію та ванадію // Трибофатика: Пр. 4-ого Міжнародного симпозіуму з трибофатики, Тернопіль: ТДТУ, 2002. том 2, с.749-752. Особистий вклад здобувача – постановка задач дослідження, випробування твердих сплавів на стійкість при різанні.

8. Бодров В.П., Бодрова Л.Г., Лазарюк В.В. Кінетичні закономірності високотемпературного окиснення на повітрі кермету TiC-10NbC-24NiCr // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету. Серія: Хімія. Вип.3.-1999.-С.37-45. Особистий вклад здобувача - аналіз кінетики окиснення, структури та фазового складу окиснених шарів твердого сплаву на основі карбідів титану та ніобію з вмістом нікельхромової зв’язки 24 %(мас.).

9. Бодров В.П., Бодрова Л.Г., Лазарюк В.В. Залежність кінетичних характеристик керметів на основі карбідів титану та ніобію від вмісту нікель-хромової зв’язки // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету.-2000.-Вип.4.-С.30-34. Особистий вклад здобувача - аналіз кінетичних характеристик окиснення твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

10. Bodrova L., Lazaryuk V., Kramar H. Properties and Composition of the TiC-NbC Based Cemented Carbides // Proc. of 1998 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition, Granada (Spain). -London:EPMA. -1998.-P.105-109. Особистий вклад здобувача - аналіз результатів досліджень фазового складу, механічних властивостей та жаростійкості твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

11. Bodrova L., Bodrov V., Lazaryuk V., Mul E. Scale-resistance of the TiC-NbC-24 NiCr hard metal in air // Solution of Corrosion Problems in Advanced Technologies: Book of abstracts of European Corrosion Congress (EUROCORR’99), Aachen (Germany). - Aachen:DECHEMA. –1999.-P.66. Особистий вклад здобувача - аналіз кінетики росту окиснених шарів твердого сплаву на основі карбідів титану та ніобію.

12. Bodrova L.G., Lazaryuk V.V., Bodrov V.P. Kinetics of high-temperature oxidation of the alloys based on titanium and niobium carbides // Proceeding of the 15^th Int. conf. «Corrosion in power industry’98», Kosice, (Slovac Republic). -Kosice:IMRSAS.-1998.-Р.49-53. Особистий вклад здобувача - аналіз взаємозв’язку між кінетичними характеристиками окиснення та товщиною окиснених шарів твердого сплаву на основі карбідів титану та ніобію.

13. Lazaryuk V., Varyan A., Tymoshchuk D. Health and scale-resistance of free-tungsten alloys based on titanium and niobium carbides // Proceeding of the 3^th Int. conf. ''Metallurgy Junior'98'', Kosice (Slovac Republic).-Kosice: IMRSAS.-1998.-P.51. Особистий вклад здобувача - аналіз експериментальних досліджень термостійкості твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

14. Лазарюк В., Бодрова Л., Вар’ян, Тимощук Д. Термо- та жаростійкість безвольфрамових твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію // Тези доп. III наук.-техн. конф. ТДТУ ’’Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні’’. -Тернопіль:ТДТУ.-1998.-С.72. Особистий вклад здобувача - аналіз результатів досліджень жаростійкості твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

15. Лазарюк В., Бодрова Л. Дослідження процесу спікання твердого сплаву на основі карбідів титану та ніобію // Тези доповідей IV наук.-техн- конф- ТДТУ "Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні". -Тернопіль:ТДТУ. -2000.- C.29. Особистий вклад здобувача – проведення експери-менту та аналіз кінетичних характеристик процесу спікання твердих сплавів.

16. Lazaryuk V.V. Phase composition and structure of surface layers of TiC-based cermet at high temperatures // Abstracts of European Conference Junior Euromat 2000, Lausanne (Switzerland). -Lausanne:FEMS. –2000. -P.113.

17. Bodrova L.G., Bodrov V.P., Lazaryuk V.V., Mul E.V. Effect of Ni-Cr Binder Content on Scale-resistance of Cermets based on Titanium and Niobium Carbides // Past Successes - Future Challenges: Book of Abstracts of European Corrosion Congress (EUROCORR’2000), London (UK). -London:IOM-2000. - P.79. Особистий вклад здобувача – аналіз впливу вмісту нікель-хромової зв’язки на механізм формування окиснених шарів твердих сплавів.

18. Лазарюк В., Бодрова Л., Бодров В. Жаростійкість керметів на основі карбідів титану та ніобію // У зб. “П’ятий міжнародний симпозіум українських інженерів – механіків у Львові: Тези доповідей”.– Львів: Кінпарті лтд. – 2001.-C.126-127. Особистий вклад здобувача - аналіз кінетики окиснення та росту окиснених шарів твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

19. Бодрова Л., Крамар Г., Лазарюк В., Самогальський І., Бугра М. Кермети на полікарбідній основі // Материалы международной научно-технической конференции “Сверхтвердые материалы на рубеже тысечелетий: получение, свойства, применение". -Київ:ГПИПЦ Алкон. 2001.– C.102-103. Особистий вклад здобувача – аналіз впливу карбіду ніобію на структуру та фізико-механічні властивості твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

20. Bodrova L., Kramar H., Lazaryuk V. Relationship between structure, properties and fracture mechanisms of the double carbide based cermets // Proceeding of Int. Conf. "Deformation and Fracture in Structural PM Materials". –Stara Lesna (Slovac Republic). -Kosice:IMRSAS. -2002. -P.55-60. Особистий вклад здобувача - аналіз взаємозв’язку між структурою та механічними властивостями твердих сплавів на основі карбідів титану та ніобію.

21. Бодрова М., Лазарюк В., Кривий П.Д. Вплив легуючих добавок на структуру твердого сплаву TiC-Ni-Cr // Матеріали VIІ наук.-техн. конф. ТДТУ. -Тернопіль:ТДТУ. -2003. -С. 107. Особистий вклад здобувача - статистичний аналіз розмірів карбідних зерен в мікроструктурі твердих сплавів.