Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 64, Issue: 3, 2012
  • pp: 324-328

download: article (PL)

Sintered carbide composites enriched witch cubic boron nitride particles (cBN/WC-Co)

Abstract (EN)

Cubic boron nitride (cBN) and cemented carbide (WC-Co) are commonly used as a cutting tools material for the sake of their high hardness and wear-resistance. In this work, a WC-Co composite consolidated with cBN particles was obtained. The cBN/WC-Co composite cannot be produced by using conventional sintering, which is conducted at temperatures between 1350 ºC and 1500 ºC, since cBN undergoes the transformation into hBN within this temperature range. With the PPS (Pulse Plasma Sintering) method, dense sinters consisted of the WC-6 vol. % Co matrix and 30 vol. %  cBN particles with the sizes of 4-8 µm and 6-12 µm were obtained. The composites were sintered for 5 min at temperatures of 1100, 1150 and 1200 °C under a pressure of 100 MPa. The scanning electron microscope observations of the composite microstructure and the X-ray analysis revealed no phase transformation from metastable cBN into stable hBN. Microstructural porosity was observed as non-sintered WC grains at the sintering temperature of 1100 °C. Densities of the 1150 °C and 1200 °C sinters approached the theoretical density (TD) whereas the 1100 °C sinters density reached about 98% of TD.

Keywords (EN): PPS, Cubic boron nitride (cBN), Composite, Cemented carbide (WC-Co)

Kompozyty ze spieków węglika wolframu umacniane cząstkami regularnego azotku boru (cBN/WC-Co)

Rosiński M., Ściegienko A., Kozioł K., Michalski A.

Abstract (PL)

Regularny azotek boru (cBN) i węglik wolframu są powszechnie wykorzystywane jako materiał do produkcji narzędzi skrawających ze względu na wysoką twardość i odporność na zużycie przez tarcie. W pracy otrzymywano kompozyt z osnową WC-Co umacnianą cząstkami cBN. Konwencjonalne metody konsolidacji WC-Co nie pozwalają, ze względu na wysoką temperaturę spiekania (1350-1500°C), otrzymać kompozytu WC-Co bez przemiany fazy cBN w fazę hBN o niskiej twardości. Stosując metodę PPS (Pulse Plasma Sintering) otrzymano gęste spieki złożone z 30% obj. cząstek cBN o wielkości 4-8 µm i 6-12 µm w osnowie WC-6% wag. Co. Spieki konsolidowano w temperaturze 1100, 1150 i 1200°C pod ciśnieniem 100 MPa w czasie 5 min. Obserwacje mikrostruktury prowadzone na skaningowym mikroskopie elektronowym i badania składu fazowego wykazały, że podczas spiekania kompozytu nie następuje przemiana fazowa metastabilnej fazy cBN w stabilną fazę hBN. Zaobserwowano porowatość mikrostruktury w postaci niespieczonych ziaren WC w przypadku spieków kompozytowych otrzymanych w temperaturze 1100°C. Gęstość tych spieków wynosi ok. 98% gęstości teoretycznej. Gęstość kompozytów spiekanych w temperaturach 1150 i 1200°C jest zbliżona do gęstości teoretycznej.

Keywords (PL): Cubic boron nitride (cBN) and cemented carbide (WC-Co) are commonly used as a cutting tools material for the sake of their high hardness and wear-resistance. In this work, a WC-Co composite consolidated with cBN particles was obtained. The cBN/WC-Co composite cannot be produced by using conventional sintering, which is conducted at temperatures between 1350 ºC and 1500 ºC, since cBN undergoes the transformation into hBN within this temperature range. With the PPS (Pulse Plasma Sintering) method, dense sinters consisted of the WC-6 vol. % Co matrix and 30 vol. % cBN particles with the sizes of 4-8 µm and 6-12 µm were obtained. The composites were sintered for 5 min at temperatures of 1100, 1150 and 1200 C under a pressure of 100 MPa. The scanning electron microscope observations of the composite microstructure and the X-ray analysis revealed no phase transformation from metastable cBN into stable hBN. Microstructural porosity was observed as non-sintered WC grains at the sintering temperature of 1100 C. Densities of the 1150 C and 1200 C sinters approached the theoretical density (TD) whereas the 1100 C sinters density reached about 98% of TD.

return…