Конспект лекцій з дисципліни «Формування структури та властивостей сучасних інстру ментальних матеріалів»

2.
Создание новых марок твердых сплавов связывают, прежде всего, с 
формированием субмикро- и нанокристаллического состояния сплавов.
 
Некоторые перспективные направления создания твердосплавных ин-
струментов с наноструктурой приведены в табл. 11. 

---

33 
33 

Таблица 11 - Перспективные нанотехнологии в производстве обраба-
тывающего инструмента из твердых сплавов
 
Вид инструмента 
Перспективные нанотехнологии 
(прогноз удельного веса в сегменте инструмента,
созданного на основе нанотехнологий, в 2020 г., %) 
Монолитный твердосплавный 
инструмент 
– нанесение наноструктурных покрытий (53%) 
– компактирование нанодисперсных порошков и производ-
ство инструмента из объемных наноструктурных материалов (30%) 
– детонационные, плазмохимические и другие технологии 
синтеза сверхтвердых материалов с наносвязками (15%) 
– наномодификация поверхностного слоя (2%) 
Сборный и составной твердо-
сплавный инструмент 
– нанесение наноструктурных покрытий (36%) 
– компактирование нанодисперсных порошков и производ-
ство инструмента из объемных наноструктурных материалов (35%) 
– детонационные, плазмохимические и другие технологии 
синтеза сверхтвердых материалов с наносвязками (18%) 
– наномодификация поверхностного слоя (11%) 
Например, на основе нанопорошков карбида вольфрама WC и кобальта 
Co, а также на основе TiC/Fe разработаны нанокомпозитные металлокерами-
ческие материалы, значительно превосходящие по износостойкости, прочно-
сти и ударной вязкости аналоги с обычной микроструктурой.
Некоторые фирмы уже используют подобные материалы для изготов-
ления металлообрабатывающего инструмента, например, микросверл для об-
работки печатных плат.
Существует также опыт производства и применения твердосплавных 
наноструктурных инструментальных материалов на основе монокарбида 
вольфрама без кобальтовой связки (ВОЛКАР), которые перспективны для 
применения в процессах высокоскоростной обработки различных труднооб-
рабатываемых металлов и сплавов и могут заменить дорогостоящие инстру-
менты на основе алмаза и кубического нитрида бора. 
Несмотря на несколько большую энергоемкость шлифования сплава 
ВОЛКАР по сравнению со сплавом ВК6, суммарная технологическая себе-
стоимость его использования существенно ниже, так как заточенные им ин-
струменты обладают более высокой износостойкостью. 
Основные области применения данных материалов – износостойкие 
инструменты для различных технологий обработки, например, режущие ин-
струменты (сверла, фрезы), микросверла и другие виды инструмента для 
электронной промышленности, инструменты для обработки давлением (про-
катные валки, штампы), горнорудное оборудование, деревообрабатывающие 
инструменты, фрезы для стоматологии и т.д.

---

34 
34 
Если учесть, что повышение твердости инструмента в 1,3…1,5 раза 
обеспечивает увеличение его стойкости в десятки раз, то можно представить, 
какова будет экономическая эффективность от внедрения наноструктурных инстру-
ментальных твердых сплавов в промышленность.
Одна из новых разработок в данной области – создание спеченных без-
вольфрамовых твердых сплавов (керметов) с наноструктурой. 
Шихта твердого сплава на основе плакированных никелем частиц, ядро 
которых состоит из нитрида титана, содержит плакированные наноразмерные 
частицы с размером не более 100 нм. Соотношение ядра и оболочки, масс.%: 
нитрид титана 45,5…46,5; никель 52,5…53,5. Шихта обеспечивает получение 
твердого сплава на основе нитрида титана нано-ультрадисперсной структур-
ной морфологии.