Реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления

 

1. РЕАКЦИОННАЯ ЯЧЕЙКА УСТРОЙСТВА СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ для получения сверхтвердых материалов, включающая графитовый трубчатый на- . греватель с размещенными в нем образцом реакционной шихты, изолирующими прокладками и формообразующим вкладышем , уста:новленными между нагревателем и образцом, отличающаяся тем, что, с целью повьш1енчя чистоты поверхности изделий из сверхтвердых материалов, вкладыш выполнен из смеси гексагонального нитрида бора с 10-80 мас.% тугоплавкого оксида. 2. Реакционная ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве тугоплавкого оксида ис-, « пользуют оксид металла, выбранного из группы: кальций, магний, алюминий и цирконий.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 01 J 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЯТЕРЬСТВУ

2 прокладками .и формообразующим вкладышем, установленными между нагревателем и образцом, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения чистоты поверхности изделий иэ сверхтвердых материалов, вкладыш выполнен из смеси гексагонального.нитрида бора с 10-80 масЛ тугоплавкого оксида.

2. Реакционная ячейка по и. отличающаяся тем, что в качестве тугоплавкого оксида ис-. пользуют окснд металла, выбранного иэ группы: кальций, магний, алюминий

:и цирконий.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР

1 (21) 3284647/26 (22) 26.01.81 (46) 23.08.91. Бюл..У 31 (71) Институт физики высоких давлений

АН СССР (72) А.А.Семерчан, Ю.А.Садков, С.Г.Нуждина, Б.А.Кузнецов, В.К.Наумов и.А.А.Нуждин (53) 66.083(088.8) (54)(57) 1. РЕАКЦИОННАЯ ЯЧЕЙКА УСТРОЙСТВА СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ для получения сверхтвердых материалов, включающая графитовый трубчатый нагреватель с размещенными в нем образцом реакционной шихты, изолирующими

Изобретение относится к области создания сверхвысокого давления и может быть использовано при изготовлении материалов на основе алмаза и кубического нитрида бора.

Известная реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления, содержащая графитовый нагреватель, в котором размещен фигурный вкладыш, отделенный от нагревателя изоляционной прокладкой из гексагонального нитрида бора и обеспечивающий придание изделию заданной формы, и графитовый стержень, диаметр которого на 15-20Х больше диаметра отверстия в изделии.

Однако такая ячейка имеет недостаточнув чистоту поверхности спеченных с ее использованием изделий из сверхтвердых материалов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реакцион„„SU„„1008945 . А1

C: ная ячейка устройства сверхвысокого давления для получения изделий as Д сверхтвердых материалов, содержащая графитовый трубчатый нагреватель с размещенными в нем заготовкой реак--: ционного материала и вкладышем из гексагонального нитрида бора, уста- 00 новленным между нагревателем и заго- 4ф товкой. 4а

Однако зта ячейка имеет недостаточ- (Д ную чистоту поверхности изделий из сверхтвердых материалов, соответствующую не более чем второму классу.

Цель изобретения †повышение чистоты поверхности полученных йзделий. Ь

Поставленная цель достигается тем, д, что реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления содержит графитовый трубчатый нагреватель с размещенным в нем образцом реакционной шихты, изолирующими прокладками

1008945 и формообразующим вкладышем, выполненным иэ смеси гексагонального нитрида бора с 10 — 80 мас. тугоплавкого оксида. 5

Отличие предложенной реакционной ячейки заключается в выполнении формообразующего вкладыша из смеси гексагонального нитрида бора с 10-80 мас.7. тугоплавкого оксида. Дополнительное 10 отличие заключается в использовании в качестве тугоплавкого оксида используют оксид металла, выбранного из группы: кальций, маг|ий, алюминий и цирконий. 15

Выполнение вкладышей из чистого гексагонального нитрида бора не позволяет достичь высокой чистоты поверхности получаемых изделий вследствие взаимодействия межпу материалом вкладыша и реакционным материалом в процессе нагрева под давлением. Введение перечисленных оксидов в состав .материала вкладыша позволяет в значительной мере снизить эффект вэаимодей-?5 ствия и тем самым улучшить качество поверхности иэделий.

Следует отметить, что вкладыш одновременно выполняет функции формообразующей и изолирующей прокладки, в результате чего его применение приво-. дит к увеличению размеров получаемых изделий.

Верхний предел содержания оксидов

80 мас.l определяется снижением прес35 суемости смеси и трудностью получения вкладышей заданной формы. Уменьшение содержания оксидов ниже 10 мас.7. приводит к недопустимому снижению чистоты поверхности полученных изделий.

На чертеже изображена схема предложенной реакционной ячейки устройства сверхвысокого давления.

В контейнере 1 установлен нагреватель 2, в котором размещен образец 45 реакционной шихты 3, изолирующие прокладки 4 и формообразующий вкладыш 5, находящиеся между нагревателем и образцом.

Вкладыш 5 может иметь любую формуи установлен по отношению к нагревателю произвольно.

Устройство работает следующим об-разом.

В контейнере 1 устройства сверхвысокого давления устанавливают графитовый нагреватель 2. В нагревателе 2 размещают изолирующие прокладки 4, изготовленные из смеси гексагонального нитрида бора с 10 мас.7. оксида кальция, и формообразующий вкладыш 5 иэ смеси порошков гексагонального нитрида бора с 10-80 мас.Ж одного иэ перечисленных выше оксидов, полученный прессованием смеси при давлении 6-10 кбар. Затем в ячейку помещают образец реакционной шихты 3, содержащей смесь порошков алмаза ACM

5/3, кубического нитрида бора ЛГР4 5 и сплава никель-титан. Порошки сверхтвердых материалов и металлического сплава входят в шихту в соотношении

3:2 по массе. Смесь подвергают воздействию давления 40 кбар и нагреву до 1150 С в течение 30 с. Затем снижают температуру и давление. Спеченное изделие имеет чистоту поверхности, соответствующую четвертому классу, и форму, соответствующую форме вкладыша.

Для сравнения были изготовлены идентичные изделия, но с использованием реакционных ячеек по прототипу и аналогу.

Результаты определения чистоты поверхности изделий, полученных с использованием предложенной и известных реакционных ячеек, представлены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, в результате использования предложенной реакционной ячейки чистота поверхности спеченных иэделий возросла от второго до четвертого класса, что позволяет исключить операцию их последующей шлифовки °

1008945

Пример

Состав материала вкладыша, мас.Ж

Чистота,поверхности изделий, класс

Графит

Гексагональ ный нитрид бора

100

Реакционная ячейка

1 Предложенная

3

5

7

9 По прототипу

10 По авт. св. СССР

Р 661963

100 аО Mg0. А аОз! ЕгО

4

4

4

4