SE417818B - Keramisk legering vesentligen omfattande aluminiumoxid samt nitrider och/eller karbonitrider av en eller flera metaller tillhorande grupperna iv b, v b och vi b i periodiska systemet samt en eller flera ... - Google Patents

Description

7907304-5 Användningsområdet för de keramiska materialen ökades väsent- ligt när man genom legeringstillsatser kunde höja segheten och termochockbeständígheten hos dessa material. Denna verkan åstad- koms främst genom tillsats av titankarbid i halter av 25-40 vikta- %. Den senare materialklassen har medfört att keramiska material även kommit till användning vid fräsning av stål och gjutjärn.

En allvarlig nackdel med den senare materialtypen är dock att den på grund av sin sintringströghet i allmänhet måste tryck- sintras för erhållande av optimala egenskaper, vilket gör ma- terialet dyrt att producera och begränsar geometrin av de fram- tagna skären till mycket enkla former.

Trots sina goda egenskaper, bl a en utomordentligt god kemisk stabilitet, har nitrider hittills ej fått större användning som legeringstillsats i keramiska material. Detta har bl a sin orsak i svårigheter att erhålla porfritt material vid nitridtillsatser i samma storleksordning som den använda karbidtillsatsen i kommersiella blandkeramiska material. Det är väl känt att även en mycket ringa porositet har en mycket negativ inverkan på skäregenskaperna hos keramiska material.

Under senare tid har dock förmärkts ett ökat intresse för material av oxid-nitrid-typ. Således har legeringar baserade på nitrider och aluminiumoxid undersökts av bl a Rudy (se den svenska patent- ansök.ingen nr 7607895-5 eller den motsvarande tyska patentan- sökningen nr 2630687). De undersökta legeringarna omfattade bl a: Al 03-TiN, A120;-MgO-TiN, A1203-Ti(C,N), Al2O3-Ti(N,O), Al2O3- MgO-(Ti,Mo)(C,N), nl203-(Ti,Nb)N, A1203-(Ti,V)N, AIZO3-Mgfi-(Ti,Mo, Cr)(C,N), Al2O3-(Zr,Ti)(N,O), A120;-(Ti,Nb)(N,0), A12O3-MgO-Hf(C,N), A120 -Ni-Mo-(Ti,Mo)(C,N), Al203-ZrN, Al203-MgO-(Ti,Cr)(C,N), Al2O3-(Ti,Cr)(C,N) i olika sintringsutföranden. De bästa teknolo- giska egenskaperna erhölls dock i trycksintrat utförande. Vid svarvprovning i stål, där kriteriet var livslängden till brott, erhölls för samtliga varianter utom för TiN-Al2O3 och Al203-Mgo (Ti,Mo)(C,N) en kortare livslängd jämfört med ett kommersiellt material av TiC-A120;-typ. 790730714-5 TiN-Al203 var dock slipad till annan skärgeometri varför en direkt jämförelse ej kan göras. Legeringen Al203-MgO~(Ti,Mo) (0,N) var jämförbar med det kommersiella materialet.

Bland ytterligare publikationer avseende nitrid~aluminiumoxid- legeringar kan nämnas den japanska offentliggörandeskriften (xokai) no. 50-89410 (pubi. 1975-07-17), man har bi a jämfört en trycksintrad legering bestående av 75 vol-% A120; och 25 vol- % TiN med ett kommersiellt trycksintrat material bestående av 75 vol-% Al203 och 25 vol-% TiC. Vid svarvprovning i stål (skärhast. 800m/min) erhölls en mindre grop- och fasförslitning samt vid fräsning (skärhast. 600 m/min) en bättre gropslitstyrka hos Al203-TiN-legeringen jämfört med det kommersiella materialet. Även den japanska offentliggörandeskriften (Kokai) no 51-5216 (publicerad 1976-01-16) avser legeringar bestående av aluminium- oxid och nitrid, karbonitrid eller karbid. Man har bl a under- sökt trycksintrade legeringar med 70 vikts-% A120 och 30 vikte- % av en fast lösning av TiN/TiC med (mol-%): 100/0, 70/30, 50/50, 30/70, 10/90, 6/100. Vid svarvprovning (skärhast. 500 m/min) erhölls en ökande gropslitstyrka med ökande TiN-halt medan däremot fasförslitningen'ökade kraftigt då TiN-halten översteg 50 mol-% i Ti(C,N), så att fasslitstyrkan för de sistnämnda legeringarna var sämre än för TiC-Al203.

Vid fräsning (skärhast. 500 m/min) erhölls jämfört med TiG-Al203 ett bättre resultat för Al203-Ti(0,N) med TiN-halter upp till 50 mol-% i Ti(C,N). Vid högre TiN-halter erhölls dock ett kraftigt abrasivt slitage. Även den japanska offentliggörandeskriften (Kokai) no. 51-6109 (publ. 1976-01-19) behandlar sintrade legeringar av typen aluminiumoxid-titankarbid-titannitrid och man har bl a undersökt trycksintrade Al203-TiC-TiN-legeringar med 0.8 vol-% Ni. TiC/TiN- förhållandet hölls konstant 50/50-mol-$ och andelen Tic/TiN var 0.5, 10, 20, 40, 60, 80, 90 och 100 vclyms-ß. Vid svarv- provning i stål erhölls de bästa resultaten, d v's de lägsta ... ...e _ . ._ un” ,,._. i* ß ,n»flNnwmmmam::msnnmwM. 0 _. WMW _ Di Mag-H. .-q U/“N 'zsovzou-s “my 4 värdena på fasförslitning och skador till följd av brott, för TiC/TiN-halter mellan 5 och 80 vol-%.

Vidare undersöktes trycksintrade legeringar med 55 vol-% AIZO3, 5 vol-% Ni och 40 vol-% Ti0-TiN där TIN-andelen var 0.5, 10, 30, 50, 70, 80, 90, 95 och 100 mol-%. Svarvprovning i stål gav goda resultat, d v s låga värden på fasförslitning och skador orsakade av brott, vid TiN-halter mellan 5 och 95 mol-% i TiC-TiN.

Enbart Ti0 gav högt abrasivt slitage, medan enbart TiN gav hög . brottfrekvens.

Av ytterligare en serie trycksintrade legeringar med 60 vol-% A120 och 40 vol-% Ti0-TiN (50/50 vol-%), till vilka tillsattes 0, 1, 5, 10, 15, 20 och 25 volyms-% Ni formades skär som provades medelst svarvning. Vid 0 % Ni erhölls ett relativt högt värde på brottfrekvensen och för Ni-halter överstigande 15 vol-% ökade den abrasiva förslitningen kraftigt.

Slutligen kan nämnas den japanska offentliggörandeskriften (Kokai) 52-37913 (publ. 1977-03-24) som behandlar Sintrade le-- geringar av typen aluminiumoxid-titannitrid-magesiumoxid. Man har bl a undersökt trycksintrade legeringar med 74.5 vikts-% A120 , 0.5 vikts-% Mg0 och 25 vikts-% Ti(C,N) med varierande kvävehalt i Ti(C,N)-fasen. Vid svarvprovning erhölls en kraftigt ökad fasförslitning då kol ersatte kväve i sådan mängd att rvävenaiten 1 T1(c,N)-fasen unaersteg 19.0 vikta-á. vidare undersöktes trycksintrade legeringar med 69.5 vikts-% Al203, 0.5 vikts-% Mg0 och 30 vikts-% Ti(N,0) med varierande syre- halt i TiN-fasen. Vid svarvprovning erhölls en kraftig minsk- ning av livslängden (kriterium: fasförslitning 0.3 mm) om N- halten i TiN-fasen understeg 19.0 vikts-%. En trycksintrad le- gering med 74.5 vikts-% Al203, 0.5 vikts-% MgO och 25 vikts-$ TiN (N > 19.0 vikta-Å) svarvprovades (v = 300 m/min) mot en kommersiell trycksintrad L;andkeramik med 70 vikts-% Al203 och 30 vikta-% TiC. Det kommersiella materialet erhöll därvid en betydligt större Iasförslitning. 7907304-5? En trycksintrad legering med 69.2 vikts-% A1203, 0.3 vikts-% mgo, 0.5 vikta-af» Nio och to vikta-så min (N > 19.0 vikta-at) uppvisade vid svarvprovning en bättre fasslitstyrka och vid fräsning en större fräst längd innan brott jämfört med ett kommersiellt material med 70 vikta-at Alaa; och 30 vikta-et mio.

Sammanfattningsvis kan det sålunda konstateras att legeringar baserade på aluminiumoxid och nitrider eller karbonitrider av i första hand titan, är väl dokumenterade i patentlitteraturen.

Några motsvarande kommersiella material eller legeringar till- gängliga för provningar och undersökningar har dock hittills ej kunnat påträffas. Tillverkningen av de olika föreslagna le- geringarna torde således ha inneburit stcra svårigheter. Vidare kan nödvändigheten av trycksintring för att få optimala egen- skaper gjort verksamheten oekonomisk. i fi _ Legeringen enligt uppfinningen har en sammansättning, som väsent- ligen är känd genom de nämnda publikationerna. Medelst särskilda , åtgärder har dock legeringen bibringats en speciell struktur som visat sig medföra överraskande och gynnsamma egenskaper samtidigt som oekonomiska tillverkningssteg, såsom exempelvis trycksintring, kunnat undvikas. Den uppfunna legeringen, som normalt framställes på pulvermetallurgisk väg, omfattar väsent- ligen aluminiumoxid samt nitrider och/eller karbonitrider av ¿ en eller flera metaller tillhörande grupperna IV B, V B och 5 VI B i periodiska systemet samt därutöver eventuellt en eller flera sintringsfrämjande oxider. Nitriderna eller karbonitri- derna kan innehålla smärre halter av syre. I legeringen utgör aluminiumoxiden 40-95 vikts-% av kompositionen, medan nitriderna och/eller karbonitriderna utgör 5-60 vikta-% samt de sintrings- befrämjande oxiderna O-2 vikts-% av kompositioner.

För att beskriva sammansättningen hos nitriden eller karbo- nitriden är det lämpligt att använda relativa molfraktioner.

Totalsammansättningen av den nitridbaserade hårdämneskomponenten ges av uttrycket .MK 79073044 (Manšmg)(cxN 0 ) y z v där a+b+e=n b+efidæ x+y+z=1 stökiometriparametern v: O.85šEv>fí1.05 zéOflb' x ší0.5 I formeln ovan avser M metallerna Ti, Zr och Hf. M' avser V, Nb och Ta samt M" avser Cr, Mo och W. Halterna av metallerna V, NU» Ta, Cr» M0 bör vara relativt låg. Företrädesvis gäller sambandet b + eÉ-.OJO i formeln enligt ovan.

Kommersiella nitridråvaror har ofta små föroreningshalter av syre. Om N eller C substitueras i större mängder än 15 atom-ß fås emellertid en ogynnsam inverkan på de teknologiska egen- skaperna. Den övre gränsen för syrehalten i nitriden är därför z.-:-0.15.

De goda teknologiska egenskaperna hos material enligt upp- finningen har erhållits för sammansättningar där upp till hälften av N-innehållet kan substitueras av C. Kolhalten i nitriden som ges av x i formeln ovan kan därför variera mellan 0šíxfíO.5.

Den ovan angivna formeln avser totalsammansättningen hos den icke- oxidiska hårdämneskomponenten i legeringen enligt uppfinningen.

De goda bindningsegenskaperna som varit möjliga att uppnå enligt uppfinningen (se nedan) har visat sig vara oberoende av om karbo- nitriden tillsättes som en förtillverkad homogeniserad karbo- nitrid eller om karbider och nitrider tillsättes separat i halter inom totalsammansättningen för den icke-oxidiska hårdämneskompo- nenten. Vid de sintringstemperaturer som är aktuella sker i det senare fallet en sammansättningsutjämning genom att karbider och nitrider delvis eller helt gar i lösning under sintringen.

Kännetecknande för legeringen enligt uppfinningen är närvaron av en kvävehaltig aluminiumoxid med spinelliknande kubisk eller nära kubisk struktur.

E :i -.,_- .. Aøuahqnsznmnr: AWFLJVVIÉZ dett-f C) ..-v _...- .._..-..._... .-.-.. . V -.-._--.-_v> 79073 CÄ-s _*- 7 Denna kvävehaltiga oxid, även benämnd kvävestabiliserad kubisk aluminiumoxid, utgör 2~95 vol-1 av totala andelen aluminiumoxid varvid resten utgörs av den normala hexagonala strukturenci -Al203 (korund).

Härigenom har problemet med sintringströgheten hos nitridlege- rade oxidbaserade keramiska material kunnat lösas. Enligt upp- finningen är det möjligt att erhålla porfria kompositioner med upp till 60 vikts-% nitrid med utomordentliga bindningsegenskaper mellan oxiden och nitriden och därmed åtföljande goda teknolo- giska egenskaper. Legeringen kan med fördel framställas med tryck- lös sintring, vilket möjliggör tillverkning av skär med kompli- cerad skärgeometri utan omfattande slipningsoperationer. De utomordentligt goda bindningsegenskaperna och den avsevärt för- bättrade sintringsbenägenheten hos materialet enligt uppfinningen erhålles således genom att legera oxidgrundmassan med kväve. Den kvävehaltiga aluminiumoxid eller Al-O-N-förening som därvid upp- kommer har visat sig lämplig som mellanförening mellan den ku- biska nitriden och den hexagonala aluminiumoxiden. Den avsevärt förbättrade sintringsbenägenheten synes vara en följd av att Al-0-N-föreningen bildas vid hög temperatur under volymökning vilket bidrager till en effektiv porslutning. (cá -A12 3 = 3.49 g/cm3) (A1-o-N = 3.68-3.69 g/cm3). Det är visserligen ei- digare känt att kväve kan stabilisera kubiska eller nära kubiska strukturer (c/a något mindre än 1) av spine lt , men de meka- niska egenskaperna hos dessa spinellstrukturer är inte kända.

Det har dock rapporterats att kvävestabiliserad kubisk zirkonium- oxid har väsentligt bättre brottseghet (KIC) än ostabiliserad tetragonal.

Kvävestabiliseringen av oxidgrundmassan hos legeringen enligt uppfinningen kan åstadkommas genom tillsats av en nitrid som ej är stabil under sintringsförloppet t ex: AIN eller Hg3N2. Det är däremot inte möjligt att åstadkomma en kvävestabilisering med enbart TiN som tillsats då TiN är alltför stabil för att kuna fungera som en källa för atomärt kväve. 790730lr-5 8 Det är heller inte möjligt att åstadkomma en kvävestabiliseiing genom att sintra i kvävgas då reaktionen mellan Al203 och N2 ej är termodynamiskt möjlig. Om emellertid ett reduktionsmedel (t ex C) samtidigt är närvarande kan kvävestabilisering av oxidgrund- massan erhållas vid sintring i N2 eller annan kväveinnehållande gas på grund av reaktionen Al203 + C + N2 ---) "Al0N" + CO Legeringen enligt uppfinningen kan därför erhållas genom att sintra kompositionen i N2 vid närvaro av fritt kol eller annat reduktionsmedel. Den först nämnda utföringsformen med tillsats av instabila nitrider är emellertid att föredraga då andelen kvävestabiliserad kubisk aluminiumoxid är lättare att styra enligt detta förfarande.

Materialet enligt uppfinningen kan även tillverkas genom att tillsätta"Al0W'i pulverform före malning."Al0N'i pulverform kan hervid tillverkas genom glödgning av Al2O3 eller Al(OH)5 i NH3.

Kvävetillsatsen får ej vara så stor att fri AlN uppträder i mikrostrukturen. Detta har nämligen visat sig ge en försämring av de mekaniska och teknologiska egenskaperna. En tydlig effekt som erhålles vid kvävestabilisering av oxidgrundmassan är att kornstorleken minskar jämfört med ett icke stabiliserat material.

Detta är därför en av orsakerna till de förbättrade teknologiska egenskaperna. Genom ett ökat antal fasgränsytor i materialet ökas stabiliteten mot korntillväxt under sintringen.

I kompositioner enligt uppfinningen kan såsom tidigare nämnts även ingå en eller flera ytterligare oxider i halter upp till 2 vikts-% av blandningen för att underlätta sintringen. Flertalet av kompositionerna inom sammansättningsområdet för uppfinningen kan dock med fördel tillverkas utan tillsats av dylik sintrings- befrämjande oxid. I de fall, där tillsats av dylik oxid bör ske, användes med fördel magnesiumoxid eller andra oxider av metaller tillhörande grupp II A i periodiska systemet. 790730ls-5 9 Andra oxider, som lämpligen kan tillsättas utgörs av en eller flera oxider av metaller tillhörande grupp III B såsom yttrium- oxid. grupp IV B såsom oxid av titan-zirkonium och/eller hafnium, grupp V B såsom oxid av vanadin, niob och/eller tantal, grupp VI B såsom oxid av krom, molybden och/eller wolfram, grupp VII B såsom manganoxid, grupp VIII såsom oxid av järn, kobolt och/eller nickel eller oxid av lantanseriens metaller (neodym- oxid). I de flesta fall utgör tillsatsen av sintringsbefrämjande oxid 0-1.5 vikt-% av kompositionen.

Den föredragna utföringsformen av material enligt uppfinningen är material där nitriden eller karbonitriden utgöres av TiN eller Ti(G,N). Den önskade andelen kvävehaltig aluminiumoxid med kubisk eller nära kubisk struktur utgör 2 till 70 vol-% av totala andelen aluminiumoxid i materialet.

Flertalet av kompositionerna inom sammansättningsområdet för uppfinningen kan med fördel framställas med trycklös sintring.

Vid höga koncentrationer av metallerna zirkonium och hafnium föredrages dock trycksintringsmetoden, eftersom lägre sintrings- temperatur då krävs för erhållande av porfritt material.

En utföringsform som också med fördel kan användas är att utföra slutfasen av sintringen under högt tryck varigenom man uppnår fördelen att denna kan utföras med betydligt lägre temperatur.

Materialet sintras då först med konventionell tryoksintring eller trycklös sintring tills ett icke kommunicerande porsystem er- hållits vilket i allmänhet innebär att densiteten är större än 95 $ av den teoretiska. Materialet sintras därefter till full- ständig täthet under högt tryck i skyddsatmosfär s k isostatisk varmtryckning.

Eftersom teknologisk provning varit av väsentlig betydelse vid framtagningen av legeringen enligt uppfinningen kommer i det följande uppfinningen att förklaras med hjälp av bearbetninga- exempel med utvalda kompositioner inom sammansättningsomràdet.

De nitrid- och karbidpulver som användes vid framställning av material vid de beskrivna försöken var kommersiella produkter. . _.v. . 1- , -_:_f-\,'_-r;.'." :jpg , f:L:;..f;;_:.~;_r.:.,,' a.t.amp;fz,.'z,ff"fêfïifï'"fifwïf§-ï*å{fåfißßïvr,t*rñ*W ~ l IW- 'lf'f;.f'."?ï'xfi-“mp.fl.°fi-.fpflg^frnw- - - -«..--..'-... _. --:!i ?9073Gl+~5 10 Exempel 1 fißsh@flS2f°vfl1flß vi9-iei§se¿iEsni-ë§e22eie¿2s Betingelserz Inplaning på spårat gjutjärnsrör material cjutjarn sis 0125 Verktyg: SNGN 120412, Företärkningefas Skärdata Skärhastighet: 380 m/varv Matning: 0.30 mm/varv Skärdjup: 1,0 mm Livslängdekriteriumz brott Figur 1 viaar iivelängnen för ett material med 30 vikta-$ min och 70 vikta-$ Al203. Andelen aluminiumoxid med kubiek struktur (vol-%) har uppmätta till:0, 4, 10, 17, 34, 53, 69 och 90.

Dessutom har medtagits ett material med fri AIN i mikroetruk- turen, sammanlagt nio varianter. Som jämförelse medtoge även ett kommersiellt trycksintrat material med sammansättningen 70 vikt- % Al2O3 och 30 vikt-% TiC vilket representerar teknikens nu- varande ståndpunkt för blandkeramiska material. Det kan därvid konstateras att den tvàfasiga oxidgrundmaeean gav ett väsentligt bättre seghetabeteenie än vad som tidigare kunde uppnås med en- bart enfaeig d-Al203. 0.2 mm x 200 Fig. 2 visar 1120 -naltene inverkan på ett material ned Ti(C,l) een 15-25 voi-$ ~kub1ex 11203" av totala mängden 11203. 111/ Tic-förhållandet var konstant 3/1. Närvaron av den kubieka tesen gav en mycket god eeghet även vid relativt sett höga Al¿03-halter.

Exempel 2 Slitstyrkeprovning i gjutjänn Betingelser: svarvning Material: gjutjärn SIS 0125 verktyg: sncu 120412, Farßtarxningerae o.2 mm 1 2o° Skäædata: suernaat1gnet= 490 .m/min ~- --- ...n-fl-.uw- apßv -a-»ø-.uu-»v--h . V -~ -. I , -_ .« . » ,.. L... _ .. U,,.,\__.r,._>__ _. N '_ W . x.

A H -á- _' 4 ' __* *"' -0flI--u--+:ø¿~\;_ _ _ f ;-n-'.-~,.-.....=.f.._.,,.¿._\,, i. -..avwa-unfi-»ua-x mixïkQ '790730lv5 11 Matningz 0.30 mm/varv Skardjupz 1.5 mm Figur 3 visar fasslitstyrkan, d v s fasförslitningen VBB, mm.som funktion av ingreppetíden, min, för tre kompositioner enligt upp- finningen 1 jämförelse med ett kommersiellt material med 70 vikt- % A1 0. och 30 vikt-% Tic. Andelen aluminiumoxid med kubisk struktur var 30-50 vol-ß. Den utomordentligt goda bindningen med- förde att fasslitstyrkan även vid en så låg aluminiumoxidhalt som 55 vikt-ß var minst lika god som för det kommersiella ma- terialet. Vid högre aluminiumoxidhalter var fasslitstyrkan över- lägsen det kommersiella materialet.

Exemgel Q -n-gqcu-p ___ ___- ___a__ Material: SIS 2541 verktyg: snor: 120412, Förstarkningsfas o.2 mm x 2o° Skärdata Skarhastighet: 270 m/min Matning: 0.30 mm/varv Skärdjup: 2 mm Livslängden bestämdes vid denna provning av gropslitstyrkan och förmågan att klara en av kraftig gropförslitning försvagad geo- metri utan eggnedbrytning. Vid provningen undersöktes material med konstant Al203-halt = 70 vikt-$ och konstant Tifl-Til-halt = 30 vikt-$, men med varierande TiC/TiN-förhållande utgörande 1 mel-ß. 75/25. SoA/so, 25/75 och o/1oo. Andelen *kusins nzoäfl av den totala andelen Al2O3 var mellan 25-45 vol-$. Den förhöjda livslängden för material enligt uppfinningen framgår av figur 4.

Mot bakgrunden av bl a de resultat som erhållits vid teknolo- giska prov har kunnat fastställas att sammansättningsgränserna för legeringen enligt uppfinningen är beroende av att: 1. Aluminiumoxidhalten ej bör understiga 50 vikt-$ för att fas- _ slitstyrkan skall ligga på en tillfredsställande nivå. 2. Kolhalten 1 nitriden ej bör överstiga 40 atom-$ av totala andelen kol, kväve och syre för att en för stàlbearbetning tillfredsställande gropslitstyrka skall erhållas.

.I......f. - . 'V . . .__ ...'":.-:-..~~.J-ßu-vorrm., _- . v w “ » ' *fi-*fl-'fl wfi.-no,_gï.~š.leflfik~ww~ - > L: 1:1. n.. gb» ' ' I _ . . _ -umann-A-I-Q-Qfl ~ I rv ~~ W' '790730h-5 12 3. Andelen "kubisk Al2O3" av totala andelen aluminiumoxid bör vara mellan 5 och 50 vol-% för att förbättring av seghet och slit- styrka skall erhållas. 4. Nitriden eller karbonitriden bör utgöra minst 10 vikt-% av kompositionen för att en tillfredsställande seghet skall erhållas. 5. Magnesiumoxidhalten ej bör överstiga 1 vikt-%, eftersom MgAl204 kan uppträda i mikrostrukturen över denna gräns, vilket har en menlig inverkan på segheten och skärförmågan. Den undre gränsen bestäms av sintringströgheten hos de ingående kompo- nenterna. Material baserade på TiN-Al2O3 och TiNflTiC-A120; kräver i allmänhet ej någon tillsats för att erhålla optimala egenskaper medan material med höga halter av zirkonium och hafnium kräver högre sintringstemperatur varvid magnesiumoxid har en positiv inverkan på korntillväxtstabiliteten hos den ingående aluminiumoxiden. 6. Andra välkända sintringsbefrämjande oxidtillsatser som titan- .xid, zirkoniumoxid, nickeloxid, kromoxid, neodymoxid och yttriumoxid kan tillsättas materialet utan att de för materialet enligt uppfinningen karakteristiska egenskaperna förändras. 7. Det är känt att litiumoxid kan stabilisera en kubisk kväve- legerad aluminiumoxid, varför även tillsats av litiumoxid kan utnyttjas för att förstärka kväveinlegeringen. 8. Föroreningar som erhålles genom malning av utgångsmaterialet med malkroppar av hårdmetall och från kvarninfordringar av stål ej ändrar de väsentliga egenskaperna hos legeringen enligt upp- finningen.

Av följande exempel 4-6 framgår de betingelser under vilka keramiska skär i legeringen enligt uppfinningen har kunnat fram- ställas och av exempel 7-9 framgår resultat av bearbetnings- prov med dylika skär.

Exempel 4 in blandning av 75 vikt-Muze? 5 vikt-af. mic, 18 vikt-så min och 2 vikt-% AlN blandades omsorgsfullt genom malning i sprit eller vatten. 2 vikt-% polyetenglykol tillsattes som pressmedel. Bland- ningen torkades, homogeniserades och prssades till skärplattor. *fn nan-w v! 1 _ 3 \ De pressade skärplattorna avvaxades i vakuum och sintrades till full densitet under en timmes tid vid 170000 i skyddsgasatmosfär.

Den ovan angivna sammansättningen gav 15 vol-% "kubisk A1203" av totala andelen Al203.

Exempel 5 En blandning av 65 vikt-% Al203, 2 vikt-% AlN och 35 vikt-% Ti(0,N) blandades omsorgsfullt genom malning i aceton. Titankarbonitriden framställdes genom upphettning av en blandning av 20 vikt-% TiC een eo vikt-a min till z15o°c unaer 4 n. Den ernallna blananingen beskickades efter torkning och homogenisering i ett grafitverktyg och trycksintrades vid en temperatur av 166000 under 25 minuter vid ett tryck av 20 MPa. Den ovan angivna sammansättningen gav 12 vol-% "kubisk Al203“ av totala andelen Al203.

Exempel 6 En blandning av 63.5 vikt-at Alzoß, 35 vikt-at min, 1 vikt-et Alu och 0.5 vikt-% MgO blandades omsorgsfullt genom malning i alkohol med en tillsats av 2 vikt-% polyetenglykol som press- medel. Blandningen torkades, homogeniserades och pressades till skärplattor. De pressade skärplattorna uderkastades en värme- behandling omfattande avvaxning vid 400°C och sintring under 1 timmen tia via 165o°c, aa ett elntet pareyetem naae uppnåtts.

De sintrade skärplattorna varmtrycktes därefter isostatiskt till fril densitet uder 1 timmes tid vid 145000 och 150 MPa. Den er- hållna sammansättningen gav 8 vol-% "kubisk Al203" av totala andelen Al203.

Exempel 7 c-c--nno-u--u-u-e-a-n __nc_.u u Betingelser: Finbearbetning av bromstrumma material: gjutjänn, hårdhet HB 200-230 verktyg; :man 120424, waretarnningefae 0.05 mm x 2o° 6679ovzouås flfrrw-v-'å ' -=-1.4_>nn..n...¿:-fl., 1 u a, n” i ~ i r :rd-K 7907304-5 14 Skärdata Skärhastighet: 500 m/min Matning: 0.21 mm/varv Skävdjup: 0.8 - 1.0 mm Fórslitningskriterium: underkänd yta Resultat: llvslängd i antal detaljer Trycksintrad renkeramik (Al203h 3.4 trycksintrad blandkeramik (AIQO3-30 vikt-% TiC): 5.3 material enligt uppfinningen: 7.2 Exemgel 8 Provsvarvning ag skär framställda enligt gšempel Q Betlngelsçr: Grovsvarvning av cylinderfoder Material: gjutjärn, hårdhet HB 245-290 Verktyg: SNGN 120816, Förstärkningsfas: 0.2 mm x 20° Skärdata Skärhastíghet: 630 m/min Matning: 0.55 mm/varv Skärdjup: 2-5.5 mm Förslltningskriterium: Urflisning hos skäreggen Resultat: Antal detaljer per skäregg Trycklös slntrad renkeramik (Al203): 5 Trycksintrad blandkeramik (Al2O3+30 vikt-% TiC): 16 Material enligt uppfinningen: 27 Exem el Provsvarvning av skär framställda en1ig§_g§gmg§l_§ betingelser: Svarvning av gjutjärnshjul Material: gjutjärn SIS 0120 vel-intyg: sucu 12o412, Farfltärxningafafl 0.05 mm x 2o° Skärdata Skärhastighet: 384 m/min Matning: 0.4 mm/varv Sxärdjupz 0.8 mm -«|-«nn-_-v-. a f, _.__...._v._. ...n-Ü __. ._ _ à k W 'zàovzoa-sm * 15 Förslitningskriterium: brott Resultat: livslängfi 1 antal detaljer Trycksintrad blandkeramik (Al203-30 vikt-% TiC) : 52 Material enligt uppfinningen: 92

Claims (6)

'790730h-5 16 r Pateutkrav

1. Keramisk legeríng väsentligen omfattande alum.niumoxid samt nitrider och/eller karbonitrider av en eller flera metaller till- hörande giupperna lV B, V B och V1 B i periodiska systemet samt en eller flera sintríngsbefrämjande oxider, varvid aluminium- oxiden utgör 40-95 vikt-ß av kompositionen, nitriderna och/eller karbonitriderna utgör 5-60 vikt-% av kompositionen och de rintrings- befrämjande oxiderna O-2 vikt-% av kompositionen, samt att total- sammansättningen av nitrider och/eller karbonitrider ges av ut- trycket: (Inamånag) (cxuyozg, där M = Ti, Zr, Hf M'= V, Nb, Ta M"= Cr, Mo, W ocha+b+c-='|, b+cÉO.2O o.a5év:':1.o5, x+y+z=1, xfofifi, zšonß k ä n n e t e c k n a d därav, att legeringen innehåller en kvävehaltig aluminiumoxid med spinelliknande kubisk eller nära kubisk struktur, varvid andelen aluminiumoxíd med den kubiska eller nära kubiska strukturen utgör 2-95 volym-% av totala an- delen aluminiumoxid samt att resten av aluminiumoxiden består av den stabila hexagonala strukturen (korund).

2. Legering enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den sintringsbefrämjande oxiden utgörs av magnesium- oxid.

3. Legering enligt något av föregående patentkrav,k ä n n e - t e c k n a d därav,att de sintringsbefrämjande oxidtillsatserna utgör O - 1.5 vikt-% av kompositionen.

4. Legering enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - tecknad daraxgattimcáono.

5. Legering enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att andelen kvävehaltig aluminiumoxid med kubisk eller nära kubisk struktur utgör 5 till 50 vol-% av totala andelen aluminiumoxid. .,.. v... . . _ -...-.....-_,... . . _ . wa-ø-øu nflnnfvwwsnauo-ø- v ~~,nNn ,'M <_mf_1,ç ._ ~~~“~~° ;:2_nN m;.a. W., .t ¶! . o .._-.».ru~-- -q wr-»Ib 17 7907304-s

6. Legering enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att nitriden och/eller karhonitriden utgörs av Tifl och/eller Ti(C,N).