.png)
.png)
Email this article 
Spark plasma sintering of Al2O3-ceramics ingots for small-sized end mills
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-11-64-68
Abstract
The regularities of the influence of sintering temperature, pressure and duration of isothermal holding during spark plasma sintering on the structure of Al2O3 ceramics not containing activating additives are determined. The revealed interrelations made it possible to determine the direction of the search for the optimal parameters of the sintering regime and formulate the technological recommendations for the sintering of ingots for smallsized end mills.Ill. 4. Ref. 26.
About the Authors
V. V. KuzinRussian Federation
S. N. Grigoriev
Russian Federation
S. Yu. Fedorov
Russian Federation
M. A. Volosova
Russian Federation
N. V. Solis Pinargote
Russian Federation
References
1. Кузин, В. В. Исследование процесса высокоскоростного резания керамическими инструментами / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2004. ― № 3. ― С. 47‒51. [Kuzin V. V. Study of high-speed cutting with ceramic tools / V. V. Kuzin // Russian Engineering Research. ― 2004. ― Vol. 24, № 3. ― Р. 40‒46.]
2. Волосова, М. А. Закономерности изнашивания режущих пластин из оксидной и нитридной керамики / М. А. Волосова, В. В. Кузин // Металловедение и термическая обработка. ― 2012. ― № 1. ― С. 40‒46. [Volosova, M. A. Regular features of wear of cutting plates from oxide and nitride ceramics / M. A. Volosova, V. V. Kuzin // Metal Sci. Heat Treat. ― 2012. ― Vol. 54, № 1/2. ― Р. 41‒46.]
3. Кузин, В. В. Повышение эксплуатационной стабильности режущих инструментов из нитридной керамики за счет оптимизации условий их заточки / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2003. ― № 12. ― С. 41‒45. [Kuzin, V. V. Increasing the operational stability of nitride-ceramic cutters by optimizing their grinding conditions / V. V. Kuzin // Russian Engineering Research. ― 2003. ― Vol. 23, № 12. ― Р. 32‒36.]
4. Григорьев, С. Н. Влияние силовых нагрузок на напряженно-деформированное состояние режущих пластин из оксидной керамики / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин, Д. Буртон [и др.] // Вестник машиностроения. ― 2012. ― № 1. ― С. 67‒71. [Grigor’ev, S. N. Influence of loads on the stressstrain state of aluminum-oxide ceramic cutting plates / S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin, M. N. Morgan, A. D. Batako // Russian Engineering Research. ― 2012. ― Vol. 32, № 1. ― Р. 61‒67.]
5. Григорьев, С. Н. Влияние тепловых нагрузок на напряженно-деформированное состояние режущих пластин из керамики на основе оксида алюминия / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин, Д. Буртон [и др.] // Вестник машиностроения. ― 2012. ― № 5. ― С. 68‒71. [Grigor’ev, S. N. Influence of thermal loads on the stress–strain state of aluminum-oxide ceramic cutting plates / S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin, M. N. Morgan, A. D. Batako // Russian Engineering Research. ― 2012. ― Vol. 32, № 5. ― Р. 473‒477.]
6. Tokita, M. Development of advanced spark plasma sintering (SPS) systems and its applications / M. Tokita // Ceram. Trans. ― 2006. ― Vol. 194. ― P. 51‒60.
7. Папынов, Е. К. Технология искрового плазменного спекания как перспективное решение для создания функциональных наноструктурированных керамик / Е. К. Папынов, О. О. Шичалин, В. Ю. Майоров [и др.] // Вестник ДВО РАН. Перспективные материалы и методы. ― 2016. ― № 6. ―С. 15‒30.
8. Munir, Z. A. Electric current activation of sintering: a review of the pulsed electric current sintering process / Z. A. Munir, D. V. Quach, M. Ohyanagi // J. Am. Ceram. Soc. ― 2011. ― Vol. 94. ― P. 1‒19.
9. Болдин, М. С. Композиционные керамики на основе оксида алюминия, полученные методом электроимпульсного плазменного спекания для трибологических применений / М. С. Болдин, Н. В. Сахаров, С. В. Шотин [и др.] // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. ― 2012. ― № 6. ― С. 32‒37.
10. Munir, Z. A. The effect of electric plasma sintering method / Z. A. Munir, U. Anselmi-Tamburini, M. Ohyanagi // J. Mater. Sci. ― 2006. ― Vol. 41. ― P. 763‒777.
11. Tokita, M. The potential of spark plasma sintering (SPS) method for the fabrication on an industrial scale of functionally graded materials / M. Tokita // Adv. Sci. Technol. ― 2010. ― Vol. 63. ― P. 322‒331.
12. Сорокин, О. Ю. Метод гибридного искрового плазменного спекания: принцип, возможности, перспективы применения / О. Ю. Сорокин, С. С. Солнцев, С. А. Евдокимов [и др.] // Авиационные материалы и технологии. ― 2014. ― № S6. ― С. 11‒16.
13. Shen, Zhijian. Spark plasma sintering of alumina / Zhijian Shen, Mats Johnsson, Zhe Zhao [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. ― 2002. ― Vol. 85. ― Р. 1921‒1927.
14. Анисимов, А. Г. Исследование возможности электроимпульсного спекания наноструктурных порошковых материалов / А. Г. Анисимов, В. И. Мали // Физика горения и взрыва. ― 2010. ― № 2. ― С. 135‒139.
15. Álvarez, I. Microstructural design of Al2O3‒SiC nanocomposites by spark plasma sintering / I. Álvarez, R. Torrecillas, W. Solisand [et al.] // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42. ― P. 17248‒17253.
16. Chae, Jae Hong. Microstructural evolution of Al2O3‒SiC nanocomposites during spark plasma sintering / Jae Hong Chae, Kyung Hun Kim, Yong Ho Choa [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2006. ― Vol. 413. ― Р. 259‒264.
17. Gutiérrez-González, C. Effect of TiC addition on the mechanical behaviour of Al2O3–SiC whiskers composites obtained by SPS / C. F. Gutiérrez-González, M. Suarez, S. Pozhidaev [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2016. ― Vol. 36. ― P. 2149‒2152.
18. Алварез, Э. Свойства нанокомпозитных материалов на основе оксидной керамики, полученных искроплазменным методом / Э. Алварез, К. Гутиеррез, Р. Торресильяс [и др.] // Перспективные материалы.― 2014. ― № 4. ― С. 43‒50.
19. Чувильдеев, В. Н. Сравнительное исследование горячего прессования и искрового плазменного спекания порошков Al2O3‒ZrO2‒Ti (C, N) / В. Н. Чувильдеев, М. С. Болдин, Я. Г. Дятлова [и др.] // Неорганические материалы. ― 2015. ― № 10. ― С. 1128‒1134.
20. Tamura, Yoshihiro. Grain-boundary diffusion coefcient in α-Al2O3 from spark plasma sintering tests / Yoshihiro Tamura, Eugenio Zapata-Solvas, Bibi Malmal Moshtaghioun [et al.] // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44. ― P. 19044‒19048.
21. Wang, С. Microstructure homogeneity control in spark plasma sintering of Al2O3 ceramics / Cao Wang, Xin Wang, Zhe Zhao // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2011. ― Vol. 31. ― P. 231‒235.
22. Петрова, Е. В. Синтез наноструктурированного материала на основе оксида алюминия с помощью искрового плазменного спекания / Е. В. Петрова, А. Ф. Дресвянников, В. Н. Доронин // Вестник Казанского технологического университета. ― 2011. ― № 11. ― С. 256‒259.
23. Shapiro, I. P. Effects of Y2O3 additives and powder purity on the densifcation and grain boundary composition of Al2O3/SiC nanocomposites / I. P. Shapiro, R. I. Todd, J. M. Titchmarsh [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2009. ― Vol. 29. ― P. 1613‒1624.
24. Tõldsepp, Е. Spark plasma sintering of ultra-porous γ-Al2O3 / E. Tõldsepp, F. Schoenstein, M. Amamra [et al.]// Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42. ― P. 11709‒11715.
25. Liu, Jinling. Grain refning in spark plasma sintering Al2O3 ceramics / Jinling Liu, Yiguang Wang, Fuqian Yang [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2015. ― Vol. 622. ― P. 596‒600.
26. Wang, S. W. Formation of Al2O3 grains with different sizes and morphologies during the pulse electric current sintering process / S. W. Wang, L. D. Chen, T. Hirai [et al.] / Mater. Res. ― 2001. ― Vol. 16. ― Р. 3514‒3517.
Supplementary files
For citation: Kuzin V.V., Grigoriev S.N., Fedorov S.Y., Volosova M.A., Solis Pinargote N.V. Spark plasma sintering of Al2O3-ceramics ingots for small-sized end mills. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2018;(11):64-68. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-11-64-68
Refbacks
- There are currently no refbacks.