Разработка новых композиционных керамических материалов для производства импортозамещающей высокотехнологичной продукции

Объектом исследования и разработки является композиционный Al2O3 – TiCN керамический материал и технология его производства. Данный материал широко применяется для изготовления многогранных режущих пластин, используемых при обработке резанием закаленных сталей, а также может быть использовал в парах трения со сталью. Цель текущего этапа научно-исследовательской работы проекта заключается в проведении исследований по оценке возможности повышения физико-механических свойств разрабатываемого керамического материала и отработке режимов операции гранулирования технологического процесса его производства. В отчете представлены результаты экспериментальных исследований по определению влияния нитрида алюминия и многослойных углеродных нанотрубок на структуру и свойства композиционной Al2O3 – TiCN керамики. При проведении исследований была установлена возможность синтеза кристаллической фазы AlN в составе алюмооксидной матрицы композиционной керамики путем введения в исходный материал графита и проведения дополнительной термической обработки. Так же было подтверждено, что при подготовке керамики на основе оксида алюминия с добавкой углеродных нанотрубок на этапе свободного спекания протекает процесс карботермического восстановления алюминия, сопровождающийся формированием повышенной пористости в материале. Для разработки технологии производства Al2O3 – TiCN керамики с высоким комплексом свойств на данном этапе проекта были проведены экспериментальные работы по определению режима гранулирования керамических порошков. В результате выполнения работ был разработан режим, обеспечивающий размерные характеристики керамического гранулированного порошка D90 ≈ 240 мкм, D50 = 100 мкм, D05 = 40 мкм, а также обеспечивающий сферическую форму и минимальное содержание внутренних дефектов гранул. Промышленные испытания керамических изделий, изготовленных на базе разработанной в рамках проекта технологической линии, свидетельствуют о достижении высоких показателей эксплуатационных свойств с применением разработанных материалов. Испытания многогранных керамических режущих пластин показали, что эксплуатационная стойкость изделий не уступает применяемым в настоящее время на предприятиях аналогам российских и за рубежных производителей.