Микрокристаллический монолитный материал из углерода

О П И С А Н И Е (11) 485967ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 30,09.75, Бюллетень36Дата опубликования описания 29.01.76 51) М. Кл. С 01 Ь 31/06 Государственныи коми овета Министров СССРо делам изобретенийи открытий(53) УДК 666.233(088 Авторыизобрсте 1 ПАТСБ1;0- аепанов, фолотйеИМ",.ЕП Аа и выцевсиъ 0 ТцА А Ф. Верещагин, Е. Н. Яковлев, В.Я, Преображенский, Л, Е. Штередена Трудового Красного Знамедавлений АН. Слесарев, В берги Т,Д,и институт фиСССР 1) Заявитель 54) МИ КРОКРИСТАЛЛ ИЧ ЕСКИ Й МОНОЛИТНЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ УГЛЕРОДАсужают обнности,тве дости Изобретение относится к поликристаллв. ческим монолитным материалам из углерода со структурой алмаза, а именно к алмазным сросткам из микроскопически малых зерен, и может быть применено в нефте- и газодобывающей, горнорудной, металлообрабатывающей, машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности.Известный микрокристаллический монолитный материал из углерода, закристаллизованный в структуре алмаза, образованный сросшимися, проросшими друг в друга кристаллитами, соединенными друг с другом посредством металла-катализатора, имеет большие размеры (до 2 мм) кристаллитов, значительную шероховатость и пониженную температуру начала окисления на воздухе, обусловленную влиянием массивных включений металла-катализатора,Неоднородная зернистость такого материала и значительное содержание в нем металла-катализатора в виде массивных включений и прослоек между алмазными кристаллитами снижают прочностные и абразивные характеристики материала и уменьшают стойкость его к окислению на воздухе при нагревании. Значительные случайные колебания размеров неровностей поверхности, иногда достигающие размеров отдельного крупного кристаллнта (1 мм) и более, сильно удорожают обработку материала иласть его применения в промышлеЦель изобретения - повышение р и абразивной стойкости.Это достигается тем, что предлагаемый материал содержит кристаллиты размером 0,1 - 10 мкм, двойники, имеет шероховатость поверхности в пределах 10 - 60 мкм и температуру начала окисления на воздухе не менее 700 С, Твердость описываемого материала такова, что позволяет царапать наиболее твердую грань алмаза - плоскость октаэдра, а абразивная стойкость характеризуется числом, превышающим 100000,При бурении гранитных толщ (при прочих равных условиях) инструменты, оснащенные этим материалом показали более чем трехкратный выигрыш в глубине проходки по сравнению с инструментами, оснащенными крупными кристаллами алмазов. Предлагаемый материал получают заданной геометрической формы и в любом требуемом количестве идентичных экземпляров. Получение микрокристалического монолитного материала с заданной конфигурацией и чистотой поверхности сводит до минимума, а в некоторых случаях и полностью устраняет необходимость в дополнительной обработке его перед применением. Высокая температура начала окисления на воздухе материала существенноКорректор Т. Фнсенко Рсдактор Т. Пилипенко Заказ 3389/3 Изд,1861 Тираж 593 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, уК 35, Раущская нао., д. 4 5Типография, пр. Сапунова, 2 3язана с его монолитной плотной структурой малыми размерами включений, что позво 1 ет эксплуатировать алмазные инструменты, нащенные таким материалом, в режимах льших скоростей и интенсивностей обра тки.В одном из возможных способов синтеза :исываемого материала исходным вещестм для его получения служит спектральностый искусственный графит с плотностью 10 75 - 1,85 г/см. Из графита изготавливают )дель-заготовку требуемой формьь (октаэдр, дшипник, сверло или др.) с чистотой обратки поверхности на 2 класса превышающей данную для изделия из материала. Для 15 ализации превращения графитовой модели- готовки в изделие из предлагаемого мате 1 ала ее помещают. внутрь полого нагреватеокружают. порошком катализатора 9 вес. /, карбида вольфрама + 15 вес. % 20 рбида титана + б.вес, /о кобальта) и уста- вливают в камеру высокого давления в нтральный кайал таблетки из литографскокамня. Затем с помощью гидравлического есса давление в камере доводят до 90 кбар, 25 и этом применением порошкообразного кализатора обеспечивают равномерное с соанением формы сжатием модели-заготовки сильно развитую поверхность контакта моли-заготовки с катализатором. Далее сжа ю до 90 кбар модель-заготовку и окружаюий ее катализатор нагревают до 2000 С. агрев проводят импульсом электрического тока, который пропускают через нагреватель, катализатор и модель-заготовку в течение 5 сек. Превращение графитовой модели-заготовки в изделие из описываемого материала фиксируют по резкому падению нагреваюшего тока и одновременному росту напряжения, после чего прекращают нагрев и снижают давление в камере до атмосферного. Полученный таким образом материал имеет заданную форму (октаэдр, подшипник, сверло или др.) с размерами неровностей в пределах 30 - 50 мкм и характеризуется микрокристаллической монолитной структурой алмаза с размерами зерен в пределах от 0,9 до Змкм. Часть зерен образовывает двойниковые сростки. Материал изделия характеризуется абразивной стойкостью 600000 при правке круга средней твердости по стандартной шкале твердости, температурой начала окисления на воздухе 750 С и твердостью такой, что он царапает плоскость октаэдра алмаза. Предмет изобретенияМикрокристаллический монолитный материал из углерода, закристаллизованный в структуре алмаза, образованный сросшимися, ,проросшими друг в друга кристаллитами, о тличающийся тем, что, с целью повышения твердости и абразивной стойкости, он содержит кристаллиты размером 0,1 - 10 мкм, двойники, имеет шероховатость поверхности 10 - 60 мкм и температуру окисления на воздухе не менее 700 С.