Способ получения сверхтвердого материала

(23 (.11 рцорит ещдРствРвны компв СССР О дайян к 305 РВБнм н атх 1 пкйБоллетень М 14 ння 16,04.79 Опубликовано 5.04.79. 3) УДК 546.273 .171.07 (088,8) ата опубликования опи 1. Н, Сиротя, У М. Жук и А, А, Леусенко Институт физики твердого тела и полупроводнико АН Белорусской ССР71) Заявнтейь 54) С 11 ОСОБ 11 ОЛУЧЕИИЯ СВЕРХТВЕРДОГО /МАТЕРИАЛА 1-1 доствозможцос алости и иериала и Изобретецце относится к технолопп получения сверхтвердых материалов, используемых в мзерцзлообрябзтываощеи промьппленности, в частности к способам получения сверхтвердого материала цз основе кубического нитрида бора,Известен способ получения свсрхтвердого материала ця основе кубического нирида бора, заклочзощцйся в том, что в исходный гексагональцый цптрцд бора вводят дзавки М, Сг, А 1. О и другие 111.Известным способом получается материал с недостаточно высокой твсрдост ю н высокой стоимостью,Наиболее близким к предлагаемому изобретенпо по технической суности и достигаемоду результятУ Явля ГСЯ способ получения сверхтвердых материалов цз осцове кубического гнтрцда бора, зяключаощийся в том, что в цсходпьй гексягоцяльцый нцтрид бора вводят наполниель цз класса тугоцлавких материалов, металлов 12,яком зтого спосопа является неть дальцейцгего увеличения тверносостойкости сврхтвердого мя. о спзвнецию с кубическим нцтридоьч бора, а тякжс вьсокая стоимость тугоплавкцх металлов.Цель изобретения - разработка способаполучешя сверхтвердого материала на осно.ве кубического цитридя бора, позволяющего получзть сверхтвердый материал с более 5Рвысокими мехяшгческими своиствами: твердостью, прочностью и износостойкостью; а также варьировать пластичность, прочность и хрупкость полцкрцсталлических блоков сверхтвердого материала при сохранении О химической инсртностц сверхтвердого материала к цернх металлам.Это достигается тем, что в мелкодисперсный гексагоцальцый или вюрцитный нитрид бора, служащий исходным продуктом для получения кубического нитрида борз, вводят порошкообразный алюминий в количестве 1 - 20 вес. %.После весового составления шихты онатщательцо перемешивается в вибромельнине, шаровой мельнике. либо других специальных 2 с установках для равномерного распределениякомпонентов по объему. Из подготовленной таким образом шцхты спрессовывант зяго.товку под дявленцх 10010000 кг/ем и помещают внутрь передаюнего да влепи:Еч(лРЯл ГЕ% ате 1 Ез, г У)торо)(, ук. 1 Еэоект 5(ан,:е КОНТЕЙ Н(Ра, Р(С)ГОРЫЙ В СВО 0 ОЧСРСЛЬ ЦО.с 1.ЩЯЕОТ В Кс МЕРУ ВЬСОКОГО. Давлс.Ццис ГЛЕ",(1.ЗЯННУК) ЗЯГОО 1)КУ ПОЛ ВСРГс 1 ОТ ОЛЦОВРЕМ(иОму воздействик) Высоких давлений 50 - .90 кбар и температур 1500- - 2800 С:. С;ицгезпреДпочтитсльцо и)ОВОДят В Области ЛЯВ.лений 6070 кбар при 18002100 С. ПредПОЧТИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖЯНЕЕ с 11 ЮМЦНИЯ В ШИХТЕСОСТЯВЛЯСТ с 3 - -8 ВЕС /о. Рсрс(ся СННТСЗя ОТ10 до 2 - -3 мин, В качестве материала лляг 1 ередак)(пего давление контейнера используют литографический камень или цирофцлЛИТ. ИСПОЛЬЗОВЯс(ИЕ ЛИТОГРафИЧЕСКОО КЯМЦЯболее прелпоЕРТельно, так как требуемоедавление в камере высокого давления лостцгается прц меньших усилиях пресса и, крометого, синтез идет стабильнее.ПрИ ВОЗЛЕЙСТВЕН НЯ 1 НЕХТс ДЯВЛЕГП(я цТЕМЦЕРЯТУРЫ ПРОИСХОДИТ ПРСВРЯЦ(ВНЕС СЕ(сс 1-;ГОИЯ.ьцОГО или ВюрцитноО ш(лрРДса бопа1в кубцс(вский с ОдновСменным рястР)орсццемВ ЦСМ 113 ХОДЯЩСГОС 51 Ц Ц 1 ХТЕ ало)МИЦИЯ,Ь СЛУЧЯЕ ПОЛНОГО 1 Я(ТЦОЕНИЯ Ц( ЛеаЦЕгс)в кубическом цитриде бора, сцер),твердыйматериал имеет олнофазцый состав и прсдставляст собой твердый раствор Ялк)мцццяв кубическом цитриде бораАТОМЬЕ Ялюмц.ция, замещал атомы бора В решетке кубц 2ческого иггрилл бора, цска)каОт его сфалерИТОПОДОбцую рЕШЕтКу, ЧтО ГЕДЕт К,СВЕЛИЧЕНИЮ тВЕРЛОСПЕ СВЕРХтВЕРДОГО МатЕРИЯЛЯна основе кубического нцтрцда б)ор. Прцбоеее ВысОких концентрациях Ял 1 оми)ц(и Вшнхте (свыше 6/о) возможно цецол)ое растворение его в кубическом ицт 1)иле бс,ра исверхтвердый материал будет цмсп. МногофаЗНЫй ОКтаВ, БОЗМО)КНО ОбраЗОВЗНПЕ сцЕТрида ял(омицыя.Сл(.доня Гельно, В ГОсдЕедцем с)учсзс полс"кристалличсский блок будет состоять цз механцчсской смеси взаимць(х раствос)ов кубс 1.ЧЕСКОГО НИТРЕЕДЯ ООРс) И ЦЦТ)ЦДЯ ЯЛЕОмс 1 Ц 1151.В ОТЛЕЛЫ 1 Ь 1 Х СЛУс 1 с)51 Х ВОЗМО)КЦО ООРЯЗОВЯЦИЕборидов алюминия,//р(ЬЕЕр /, ГОтОППТ СМССЬ, СОСТОЕ(ц(уО Ео" ЕЕ)99,9 /о ГСКСВГОНВ)ЫОГО Ннтвоя Оора,с00121-68 и о/о алюминиевой ПУДРЫ. С:месьтшател: ио Г(срс)1 ешиваОт в НР)бр(51 елы(ИЕ(е,СПРЕССОВЬЕВЯ 10 Т ИЗ ЦСС ЗЯОТОВКУ Ц ГОМЕЕЦЯ. Э".в камеру высокого давления.45 После Воздействия ца таблетку давления В 75 Кбар И ТСМПЕ 1)с)ТурЫ 2350 С В ТЕецце 1 мин цолучяк)т монолитный поликрцстялли. ческий блок с плопн)сп;ю 3,45 г/см (цлотность исходной таблсткц 22 г/см) Пр( 5 РСЗЯНИИ бЛОКОМ, ЗЯПРЯВЛЕЦЦЫ)1 В Р(.ЗЕЦ,Сс 1. ли 1 ЕЕХтвердость:о 1-ЙС 62-64 е/цццц:, со скоростью 80 м/мцн глубиной резании 0,2 мм и цолачс Й 0,07 мм оборот изцо( ПО Зс 1 ЛЦС 11 ГРЯЦИ СОСТЯВЛЯЕТ 0 085 ММ ЗЯ 5 МИс), .сработы резца.///)ис 5 Во 2. ГОтОВЯт СМЕСЬ, СОСтОЯЕЦУЮ ИЗ 94 о/о 1 ексагональцого цитрцда бора и 6/, Яломцния. Дс(е)ление ппи син 1 езе 70 кбар тсмцерятуря 2200 С, Время синтеза 1 мин. Б результате синтеза получают блок с плотностью 3,41 г/см (Г(лотРОсть исходной заготовки 2,25 г/см), При таких же режимах обработкц стали ШХс твердостью НКС 62-64 износ по задней грани составляет 0,075 мм.Предлагаемый способ получения сверхтвсрдого материала ца основе кубического нитрида бора позволяет без существенных изменений в обычном технологическом процессе получать блоки сверхтвердого материала с лучшими мехяническими сВОЙствями чем у кубического цитрида бора. За счет раст;Еореция 3,(ПОМРНРЕя ц кубцческом нит)иле. борс Нронсходцт уВЕЛЕ 1 ЧСНИЕ ТВЕрдОС 11, ЧТО ВЕД(сг К упуЧШЕШПО рЕ Ку(цИХ СВОйетВ бЛОКОВ.НсзлионЕ ЯЛОМИНИЯ В ЦИХТЕ ГРИ ЕГО ВЫ- сокой теплопроводцости способствует при синтезе умецьшецПо градиента температуры по объему заготовкц, цаходящ йся в камере высока о давления, что стабилизирует температурный режим, улучшает качество и увеличивает выход годной продукции. При проведении сццтсза по предлагаемому способу стоимость исходной шихты ниже, чем ц известном способе, так как алюминиевая пс)у/(е)сз В 36 ряз дешевле ГсксяГОняльнОГО.Полученный по предлагаемому способу све )хтвердыР материал имеет высокие эксплуятяционныс характеристики (износостОЙ- кость вьццс, чем у известного эльбое)а-Р) на20- -50%) . СЕСоб получс ния сверхтвердого мате. чала ца основе кубического нцтрида бора ну Гсм обрабогки шихты ца основе гексагоцалыц)го цитрида бора с добавкой металла, уг 5 ел(ч 51 ваюиесй теплопроводность ц(ихты, ОТЛЕс(а;ОЦ(аСЯ тЕМ, ЧтО, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ГРоснОСТИ, ТВЕРДОСТИ И РЕЗНОСОСТОЙКОСТИ ПО- лучае;,:Ого матсриала, в качестве добавки СЦОЛЬЗУЮТ асПОМИЦИй В КОЛИЧЕСТВЕ- 20 цес. /о и обработку ведут при лавленци 50 - 90 кбар и температуре 1500 в 2800"С2, Способ цо и. 1, отлис(аеои(йся тем чт; обработку шихты, содержащей 3 - -8/ ЯлОкНИРЕП, ведут при лавлснии 60- - 70 кбас, и температуре 1800-2100 С в течение О - 60 с.14 ст)с(НЕ(ке Информации, принятые во внимяцЕе И 1)и 31(сцс)тизе1. Патент С 1 ЕА,)хо 3233988 кл. 51-307, 1966,2. Лвторское свидетельство СССР М 368326, кл. С О Б 21/06, 971.