Polyphase Sintering of Copper - Iron - Iron Boride Cermets

Polyphase sintering of iron, copper and boron powder mixture of concentration of 5 - 15 wt. of copper and 9 wt. of boron has been analyzed. It was found that an addition of copper to a powder mixture allows full controlling the quantity of liquid phase during the sintering by the mass concentration of Cu. Structure and properties of the generated cermets can be changed over a wide range dependent on the chemical composition and sintering parameters. The most promising are cermets with a boron concentration of 9% and 5 - 10% Cu by weight. They are made up of two phases: hard grains of iron - copper boride, (FeCu) 2 B (1700 HVO.l) as reinforcement and a relatively softer and more plastic eutectic mixture FeCu - (FeCu) 2 B (? + ß) 1300-700 HVO.l) with a slight addition of iron as a matrix. The combination of these components produces good properties: high hardness, resistance to wear and acceptable ductility. An increase of copper portion facilitates diffusion processes yields bigger boride fraction, smaller porosity and higher hardness. To obtain the best exploitation properties, like high hardness, resistance to wear in elevated temperature it is necessary to minimize the eutectic mixture fraction. It depends on copper fraction and sintering parameters.

---

Analizie poddano reakcyjne spiekanie mieszaniny proszków żelaza, miedzi i boru o stężeniu 5 - 15% miedzi i 9% boru. Stwierdzono, że dodatek miedzi do mieszaniny proszków umożliwia pełną kontrolę ilości cieczy podczas spiekania w wyniku doboru wielkości udziału miedzi w mieszaninie proszków. Struktura i właściwości wytworzonych cermetali może się zmieniać w szerokim zakresie zależnie od składu chemicznego mieszaniny proszków i parametrów spiekania. Najbardziej obiecującymi są cermetale ze stężeniem 9% boru i 5 - 10% Cu wagowo. Cermetale składają się z dwóch faz: twarde ziarna borku żelazo - miedź - (FeCu)2B (1700 HV0.1) jako zbrojenia i stosunkowo bardziej miękkiej i bardziej plastycznej mieszaniny eutektycznej FeCu - (FeCu)2B (? + ß) (300-400 HV0.1) z niewielkim dodaniem żelaza jako osnowy. Połączenie tych składników zapewnia dobre właściwości: wysoką twardość, odporność na zużycie i akceptowalną ciągliwość. Obecność miedzi ułatwia procesy dyfuzji zwiększając udział borku, zmniejszając porowatość i zwiększając twardość. Aby uzyskać najlepsze właściwości eksploatacyjne, jak wysoką twardość, odporność na zużycie cierne w podniesionej temperaturze należy minimalizować udział mieszaniny eutektycznej, która to zależy od udziału miedzi w mieszaninie proszków i parametrów spiekania.