Способ получения блоков высокопрочного материала

 

п11 595255 т;оюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.73 (21) 1948949/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 03.03.78 (51) М. «л.- "С 01 В 21/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

{53) ЦК 546.273 171.07 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Сирота и М. М. Жук (71) Заявитель

Институт физики твердого тела и полупроводников

AH Белорусской ССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЛОКОВ

ВЫСОКОПРОЧНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов на основе нитрида бора из гексагонального или вюрцитоподобного нитрида бора в присутствии добавки и может найти применение в промышленности по производству сверхтвердых материалов и в обрабатывающей промышленности.

Известны способы получения сверхтвердых материалов из кубического нитрида бора при высоких температурах и давлениях в присутствии добавок, например, W, Ni, Cr, Be, А1 0з, Мп (1).

Недостатком данного способа является недостаточно высокая твердость полученных материалов.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сверхтвердых материалов из кубического нитрида бора при высоких температурах и давлениях в присутствии добавок боридов тугоплавких металлов и их смесей (2).

Известный способ позволяет получать высококачественные блоки сверхтвердого материала, однако при этом расходуется значительное количество дорогих и дефицитных тугоплавких металлов, таких, как титан, вольфрам, тантал, гафний и другие, бориды которых вводят в исходный гексагональный нитрид бора и износостойкость их недостаточна высока.

Целью изобретения является разработка такого способа получения блоков сверхтвердо5 го материала на основе нитрида бора, который позволял бы получение высококачественного продукта без использования дефицитных и дорогостоящих тугоплавких металлов, а именно в виде пх боридов.

1о Это достигается за счет введения в гексагональный или вюрцитоподобный нитрид бора, служащий исходным сырьем для получения кубического нитрпда бора, боридов алюминия, а также боридов других элементов третьей группы, в количестве до 20 /ц от общего веса шихты. Возможно одновременное введение нескольких борпдов, но так, чтобы их общий вес не превышал 20% от веса всей шпхты.

В качестве основного компонента шихты для получения высокопрочпого материа".а служит гексагональный илп вюрцитоподобный нитрпд бора, содержание которого в шихте находится в пределах от 90 до 99 вес. %. Борпды алюминия либо борпды других элементов третьей группы состаьляют от 1 до 20 вес. о/о шихты. В качестве других боридов третьей группы. помимо боридов алюминия, могут быть использованы бориды скандия, иттрия, лантана ц др. Правда, в отдельных слу595255

Составитель T. Валетова

Корректоры: О. Тюрина и Л. Брахнина

Редактор Л. Чепайкина

Техред Л. Гладкова

Подписное

Изд. № 246 Тираж 655

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4у5

Заказ ЗЗ/11

Типография, пр. Сапунова, 2 чаях использование боридов скандия, иттрия и лантана не приводит к удешевлению, однако это компенсируется высокими физико-механическими свойствами блоков сверхтвердого материала.

Из приготовленной и тщательно перемешанпой шихты прессуют заготовку, которую помещают в камсру высокого давления и подвергают ее воздействию высоких давлений (свыше

50 кбар) и температур (свыше 1500 С). Время воздействия давления и температуры на заготовку колеблется от 10 сек до 3 мин.

После синтеза получают высокопрочный материал в виде плотного поликристаллического блока, состоящего из взаимных твердых растворов кубического нитрида бора и борида, упрочняющего связи между отдельными кристаллами, снижающего хрупкость блока и повышающего его прочность, и соответственно его эксплуатационные качества. Поликристаллические блоки из полученного материала могут быть использованы в качестве режущей части лезвнйного инструмента: резцов, буровых инструментов, фрез, П р и м с р 1. Приготавливали шихту, состоящую из 95 вес. о/о гексагонального нитрида бора и 5 вес. /о борида алюминия. После тщательного перемешивания из шихты прессовали заготовку, которую подвергали воздействию давления в 60 кбар и температуры в

1900 С в течение 2 мин. После синтеза был получен высококачественный поликристаллический блок кубического нитрида бора.

Пример 2. Шихта составлена из 15 вес. /о борида лантана и 85 вес. /о гексагонального нитрида бора. Заготовка подвергалась воздействию давления в 60 кбар при температуре 1800 С в течение 1 мин. Был полученвысокотвердый и прочный пол икр исталлический блок, имевший высокие режущие свойства.

5 Пример 3. Шихта составлена из 20 вес. борида алюминия и 80 вес. /о гексагонального нитрида бора. Заготовка из шихты была подвергнута воздействию давления в 70 кбар при температуре 2100 С в течение 30 сек. По10 лучен плотный, высококачественный блок.

Настоящий способ получения высокопрочного материала позволяет получать высококачественные блоки сверхтвердого материала, имеющие высокую твердость, химически

15 инертные к черным металлам, обладающие высокой термостойкостью и хорошими режущими характеристиками.

Формула изобретения

20 1. Способ получения блоков высокопрочного материала путем обработки шихты на основе нитрида бора с добавкой борида при температуре свыше 1500 С и давлении более 60 кбар, отличающийся тем, что, с целью увели25 чения износостойкости, в качестве добавки используют борид элемента III группы Периодической системы или смесь боридов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве добавки используют бориды

ЗО алюминия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Кв 3233988, кл. 51 — 307, 1966.

З5 2, Авторское свидетельство СССР Ко 324823, кл. С 01В 21/06, 1970.