The Influence of the Phase Composition of the B-N-C System Composite Material on Its Physical-mechanical and Tribological Characteristics

Abstract

Наведено результати досліджень фізико-механічних та триботехнічних характеристик композиційних матеріалів на основі вюртцитного нітриду бору різного фазового складу, які вміщують алмазну складову у вигляді елементів мікроструктури композиту та твердого розчину алмазу в нітриді бору. Встановлено, що максимальна твердість композитів формується в діапазоні температур Т = 1600- 1700 °С, а подальше підвищення температури спікання супроводжується зниженням твердості, обумовленого збиральною рекристалізацією матеріалу та послабленням міжзеренних границь. Максимальні показники фізико-механічних характеристик мають композити, отримані при температурі Т = 1700 °С. Визначено вплив фазового складу композиційного матеріалу на його триботехнічні властивості при сухому терті по стальному контртілу в умовах ступінчатої зміни швидкості ковзання в діапазоні V = 6-14 м/с при навантаженні 20 Н. Отримані результати можуть бути використані для розробки практичних рекомендацій щодо ефективного застосування композитів системи "ВNв-алмаз" в процесах металообробки, а також у важконавантажених парах тертя в умовах обмеженого змащення.

The results of investigations of physical-mechanical and tribotechnical characteristics of composite materials based on wurtzite boron nitride of different phase composition, which contain a diamond component in the form of elements of the microstructure of the composite and solid solution of diamond in boron nitride, are presented. It is defined that the maximum hardness of the composites is formed in the temperature range T = 160-700 °С, and further increase of the sintering temperature is accompanied by a decrease in the hardness caused by the material recrystallization and the weakening of the intergranular boundaries. Composites obtained at a temperature T = 1700 ºC have the maximum index of the physical and mechanical characteristics. The influence of the phase composition of the composite material on its tribotechnical properties at dry friction on a steel counter in the conditions of a steady change in the speed of sliding in the range V = 6-14 m/s at a load of 20 N is determined. The obtained results can be used to develop practical recommendations for the effective use of composites of WNB-diamond systems in metalworking processes, as well as in heavy-duty friction pairs under conditions of limited lubrication.