Badania odporności temperaturowej kompozytów diamentowych z
dodatkiem ceramicznej fazy wiążącej w postaci związków tytanu
W ramach pracy przeprowadzono badania nad odpornością na odziaływanie podwyższonych temperatur kompozytów diamentowych z dodatkiem 10% mas. związków tytanu tj. TiC, TiB2 i proszku z układu Ti-Si-C, zawierającego fazę Ti3SiC2. Celem utylitarnym pracy było otrzymanie materiału o podwyższonej odporności na wysokie temperatury w stosunku do materiałów komercyjnych zawierających fazę kobaltową. Przeprowadzona została analiza wielości ziarna, morfologii i składu fazowego proszków użytych do przygotowywania mieszanek. Mieszanki proszków spiekano wysokociśnieniowo za pomocą prasy wyposażonej w kowadła toroidalne typu Bridgmana. W przypadku zastosowania młynka planetarnego otrzymane spieki charakteryzowały się jednorodną mikrostrukturą, stwierdzono jednak obecność węglika wolframu jako zanieczyszczenia. Zastosowanie metody ultradźwiękowej pozwoliło na uzyskanie spieku o założonym składzie fazowym, bez domieszek. Przeprowadzono badania w temperaturze podwyższonej obejmujące analizę składu fazowego (XRD), spektroskopię Ramana, analizę dylatometryczną i testy tribologiczne oraz pomiary twardości metodą Vickersa próbek po wygrzewaniu. Najkorzystniejszą kombinację właściwości fizycznych mechanicznych uzyskano w przypadku spieku diamentowego z dodatkiem 10 % mas. dwuborku tytanu. Materiał ten charakteryzował się wyższą odpornością na oddziaływanie podwyższonej temperatury w porównaniu to materiału komercyjnego zawierającego fazę kobaltową.
Within the work, the investigation of thermal resistance of diamond composites with the addition of 10 wt. % of titanium compounds e.g. TiC, TiB2 and Ti-Si-C system powder containing Ti3SiC2 phase was carried out. The utilitarian purpose of the work was to obtain a material with higher thermal resistance in comparison to commercial composites containing cobalt. Powders used for the preparation of mixtures were investigated for grain size, morphology and phase composition. The powder mixtures were sintered at high pressure, using a press equipped with toroidal Bridgman type anvils. The sinters of mixtures prepared using the planetary ball mill were characterized by good homogeneity, but an admixture of tungsten carbide as a contamination was present within the materials. The use of the ultrasonic method allowed to obtain a sinters with intended phase composition, without the admixtures. However, the bonding phase in these sinters was unevenly dispersed, there were agglomerates of TiB2 present within the material, resulting in the deterioration of physical and mechanical properties. Research carried out in high temperatures included: phase composition analysis (XRD), Raman spectroscopy, dilatometric research, tribological tests and hardness measurements using Vickers method of samples after annealing. The most advantageous combination of physical and mechanical properties was obtained for a diamond composite with the addition of 10 wt. % of titanium diboride. This material was characterized by higher thermal resistance than a commercial material which contained cobalt.
