Способ получения сверхтвердого компактного материала

 

(19)SU(11)716256(13)A1(51)  МПК ⁵    _{C01B31/06, C01B21/06, B24D3/06}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДОГО КОМПАКТНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления и температуры и может найти применение в машиностроении в качестве конструкционного материала и абразивно-режущего инструмента. Известен способ получения алмазных компактов при высоких давлениях и температурах. Порошкообразная смесь, состоящая из мелкозернистого алмазного порошка и металла или сплава, спекается при 1100-1400^оС и давлении 40-55 кбар. Однако значительные внутренние напряжения приводят к образованию микроскопических поверхностях или внутренних трещин, что снижает прочность получаемых компактов. Наиболее близким является способ получения сверхтвердого компактного материала, включающий воздействие на порошок алмаза или кубического нитрида бора и металлическое связующее давления 10-50 кбар и последующий нагрев до температуры плавления связующего с изотермической выдержкой. Недостатком этого способа является низкая прочность материала из-за высокого уровня внутренних напряжений, довольно часто приводящих к образованию сетки трещин и микротрещин. Цель изобретения - повышение прочности материала. Цель достигается тем, что в способе получения сверхтвердого компактного материала, включающем воздействие на порошок алмаза или кубического алмаза или кубического нитрида бора и металлическое связующее давления 10-50 кбар и последующий нагрев до температуры плавления связующего с изотермической выдержкой, изотермическую выдержку приводят при снижении давления со скоростью 1-20 кбар/мин. Понижение давления в процессе получения компактов во время изотермической выдержки снижает внутренние напряжения в материале компакта, что обеспечивает получение компактов без микротрещин, т.е. повышает прочность компактов. Увеличение скорости снижения давления выше 20 кбар/мин ухудшает прочностные свойства компактов, по-видимому, вследствие динамического расширения материала компакта. Применение скоростей снижения давления менее 1 кбар/мин не улучшает прочностные свойства компактов и снижает производительность процесса. При снижении давления от 38 ± 3 кбар до 25 ± 3 кбар со скоростью 5-10 кбар/мин получается компактный материал, имеющий наиболее высокую прочность. П р и м е р 1. Алмазный порошок и металлическое связующее (24,5 мас.% Ni и 75,5 мас.% Ti) помещают в реакционную ячейку камеры высокого давления и подвергают воздействию давления 38 кбар. При достижении давления 38 кбар вводят нагрев до 1000^оС и далее понижают давление со скоростью 5 кбар/мин. Время выдержки при 1000^оС составляет 2 мин. Затем снимают давление, материал охлаждают и извлекают из камеры высокого давления. Полученные компакты имеют σ_сж = 560 кг/мм² и не имеют сетки микротрещин. П р и м е р 2. Порошок кубического нитрида бора и связующего Ni и Ti в соотношении, как в примере 1, помещают в камеру высокого давления и температуры и подвергают действию давления 50 кбар. Затем вводят нагрев до температуры плавления связующего, при достижении которой понижают давление со скоростью 1 кбар/мин. Время изотермической выдержки 5 мин. Затем снимают давление, материал охлаждают и извлекают из камеры. Полученные компакты имеют σ_сж = 540 кг/мм². П р и м е р 3. В аппарат высокого давления и температуры помещают графитовый нагреватель. Дно и стенки нагревателя изолированы от содержимого слюдой. На дно нагревателя помещают металлическое связующее из Cu-Ti сплава. Сверху на металлическое связующее насыпается алмазный порошок АСМ 5/3. При давлении 10 кбар и 950^оС происходит плавление связующего и пропитка им алмазного порошка. Время изотермической выдержки 1 мин. Давление понижают со скоростью 5 кбар/мин. Затем снимают давление, отключают нагрев, после охлаждения материал извлекают из камеры, σ_сж полученных образцов - 540 кс/мм². П р и м е р 4. Загрузка графитового нагревателя, как в примере 3. При достижении давления 50 кбар вводят нагрев до 950^оС. Время выдержки при 950^оС - 1 мин. Во время выдержки понижают давление со скоростью 20 кбар/мин. Затем снимают нагрев и понижают давление до атмосферного. Полученные компакты имеют σ_сж = 540 кг/мм². Компакты, полученные данным способом, имеют σ_сж = 540-560 кг/мм², не имеют сетки микротрещин, тем самым увеличен выход качественных компактов, что позволяет экономить дорогостоящий сверхтвердый порошок.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДОГО КОМПАКТНОГО МАТЕРИАЛА, включающий воздействие на порошок алмаза или кубического нитрида бора и металлическое связующее давления 10 - 50 кбар и последующий нагрев до температуры плавления связующего с изотермической выдержкой, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности материала, изотермическую выдержку проводят при снижении давления со скоростью 1 - 20 кбар/мин.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---