Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 63, Issue: 1, 2011
  • pp: 131-137

download: article (PL)

Diamond–Ceramic Bonding Phase Composites for Application in Cutting Tools

Abstract (EN)

Commercially available polycrystalline diamond compacts (PCD), consisting of a polycrystalline diamond-cobalt layer on a WC-Co substrate are used in drilling and machining applications. The presence of a cobalt phase in the diamond layer has the effect of significantly reducing thermal resistance. The thermal stability of a PCD material can be defined as its resistance to graphitization in an inert atmosphere at elevated temperatures. One of the possibilities to increase the thermal resistance of PCD materials is to reduce the cobalt content. The second one is the manufacturing of diamond compacts with a non-cobalt bonding phase. Presented in this paper are new trends for this type of material and my own experimental results of high-temperature sintering of diamond with carbides and/or silicides. The WC-Co layer allows for brazing of the PCD material to the tool body. Direct brazing of diamond materials to metal bodies is diffi cult and requires special solders and special conditions. Due to differences in thermal and mechanical properties between diamond and WC-Co, residual stresses develop in the interface region during the cooling from sintering, brazing or cutting temperatures. In an effort to reduce residual stresses, functionally graded material (FGM) diamond compacts with a ceramic bonding phase were designed and obtained. The results of X-ray phase composition analysis, electron microscopy microstructure observations, and selected physical and mechanical properties together with thermal resistance studies are presented.

Keywords (EN): Polycrystalline diamond compacts, Binding phase, Tool materials

Kompozyty diamentowe wiązane fazą ceramiczną do zastosowania na narzędzia skrawające

Jaworska L.

Abstract (PL)

Komercyjnie dostępne polikrystaliczne kompakty diamentowe (polycrystalline diamond compacts, PCD), składające sie z polikrystalicznej warstwy diamentowo-kobaltowej na podłożu WC-Co wykorzystywane są do wiercenia i obróbki maszynowej. Obecność fazy kobaltowej w warstwie diamentowej ma wpływ na znaczne zmniejszenie odporności termicznej. Stabilność termiczną materiału PCD można zdefiniować jako jej odporność na grafityzację w atmosferze obojętnej w podwyższonych temperaturach. Jedną z możliwości zwiększenia odporności termicznej materiałów PCD jest zmniejszenie zawartości kobaltu. Inną jest wytwarzanie diamentowych kompaktów z niekobaltową fazą wiążącą. W niniejszym artykule przedstawione zostały nowe trendy w przypadku tego typu materiału i własne wyniki doświadczalne dotyczące wysokotemperaturowego spiekania diamentu z węglikami i/lub krzemkami. Warstwa WC-Co pozwala na lutowanie materiału PCD do narzędzia. Bezpośrednie lutowanie materiałów diamentowych do narzędzi metalowych jest trudne i wymaga specjalnych lutów i warunków lutowania. Z powodu różnic właściwości cieplnych i mechanicznych diamentu i WC-Co, podczas chłodzenia z temperatur spiekania, lutowania i cięcia, w obszarze międzyfazowym powstają naprężenia resztkowe. Starając się zredukować te naprężenia, opracowano i wytworzono diamentowe kompakty z ceramiczną fazą wiążącą i stopniowaną funkcjonalnością (FGM). Zaprezentowano wyniki rentgenowskiej analizy składu fazowego, mikroskopowych obserwacji mikrostrukturalnych (SEM), a także badań odporności termicznej oraz wybranych właściwości fizycznych i mechanicznych.

Keywords (PL): kompakty polikrystalicznego diamentu, faza wiążąca, materiały narzędziowe

return…