Способ получения сверхтвердого материала

О " С"Ж Й И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоеетскикСоцналнстическннРеспублик пц 729 22(51) . л.С 01 В 21/06 В 24 О 3/06 Гасударственный комитет СССР в делан изобретенийи атнрытнй(7 ) Заявитель Институт физики твердого тела и полупроводников АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДОГО МАТЕРИАЛАИзобретение относитсч к технологии полу.чения сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора, используемых в материалообрабатывающей промышленности.Известен ряд способов получения кубическо 5го нитрнда бора, которые в свою очередь подразделяются на бескатализаторные и способы сиспользованием катализаторов.Бескатализаторный способ получения куби.ческого нитрида бора требует давления100 кбар 11.При использовании катализаторов требуемоедавление составляет 40.80 кбар, однако в этомслучае конечный продукт представляет собоймеханическую смесь зерен кубического нитрида,бора и вещества-катализатора 2. В большинстве случаев вещество катализатор является химйчески активным веществом, неустойчивымна воздухе и во влажной среде,Известен способ получения сверхтвердогоматериала на основе кубического нитрнда борапутем воздействия высокого давления и темщ.ратуры на шихту, содержагцую гексагональныйнитрил бора и избыточный бор (по отношению к стехиометрин нитрнда бора), который прн.сутствует в шнхте в виде борндов щелочныхили щелочно-земельных металлов 3).Недостатком известного способа являетсято, что. сверхтвердый материал содержит в сво.ем составе гндролизующиеся нитриды и бориды щелочных и щелочноземельных металлов,кроме того способ не позволяет получитьдостаточно твердый и иэносостойкий материал,Целью изобретения является получение ма.териала, лишенного вышеуказанных недостатков, обладающего повышенной твердостью иизносостойкостьюЭто достигается тем, что воздей:твию вы.сокого давления и высокой температуры подвергают шихту, содержащую гексагональныйнитрид бора и избыточный .бор (по отноше.нию к стехиометрии нитрида борз), в качесееисточника которого используют элементарныйбор в количестве от 50,1 до 80 ат.%, причемпроцесс ведут при давлении от 50 до 95 кбари температуре от 1500 до 2800 С,Готовят шнхту, состоящую из гексагоннльного яитрида бора и борсопержящего матернаСоставитель Т. КарягинаТехред О,Андрейко Корректор М. Вигула Редактор Р, Антонова Заказ 1897/19 Тираж 565ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 3 7292ла - элементарного бора. Гексагональный нит.рид бора и элементарный бор берут в видемелкодисперсных порошков. Элементарныйбор в шихте составляет от 50 до 80 ат.%,Шихту тщательно перемещивают в вибромель 5нице, шаровой мельнице или других специальных устройствах до равномерного распределения компонентов по объему. Затем из шихтыспрессовывают заготовку, которую помещаютвнутрь передающего давление контейнера, ко- Оторый в свою очередь помешают в камерувысокого давления. Заготовку подвергаютодновременному воздействию давлений 6095 кбар и температур 1800-2800 С,Время процесса составляет от 10 сек до3 мин. В результате получают плотные поликристаллические блоки сверхтвердого матерна.ла. При воздействии на шихту давления и тем.пературы происходит превращение гексагональ.ного нитрида бора в кубический с одновременным растворением в нем бора. При содержаниив шихте до 60 ат.% бора получаемый сверхтвердьй материал в болыцинстве случаев имеетоднофазный состав и представляет собой твердыйраствор бора в кубическом нитриде бора. Приболее высоком содержании бора в шихте конечный продукт представляет собой механическуюсмесь взаимных твердых растворов бора и ку.бического нитрида бора. Как в первом, так иво втором случае сверхтвердый материал имеет 3 рвысокие твердость, износостойкость, обладаетхорошими режущими свойствами и химическиинертен к черным металлам.П р и м е р . 1. Составляют смесь из 5 ггексагонального нитрида бора и 0,1814 г элементарного бора, что соответствует 52 ат.%бора и 48 ат.% азота. После тщательного перемешивания спрессованную из смеси заготовкупомещают в камеру высокого давления и под. 2 4вергают воздействию давления 63 кбар и тем.опературы 2200 С в течение минуты. В реэуль.тате получают поликристаллический блок,П р и м е р 2. Составляют смесьиз 5 ггексагонального нитрида бора и 1,089 г элементарного бора, что соответствует 60 ат.% бораи 40 ат.% азота. Заготовку иэ смеси помещаютв камеру высокого давления и подвергают давлению ь 65 кбар и температуре 2400 С в тече.ние 30 сек. Получают компактный поликристаллический блок,Предлагаемый способ позволяет получатьвысококачественные поликристаллические блокисверхтвердого материала, имеющие высокиетвердость и износостойкость, обладающие хоро.шей режущей способностью и высокой термо.стойкостью, Предлагаемый способ получениясверхтвердого материала позволяет .достичь вы.сокого выхода годного продукта. формула изобретения Способ получения сверхтвердого материалапри высоких давлениях и температурах из шихты,содержащей гексагональный нитрид бора и избыточный бор по отношению к стехиометриинитрида бора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с, целью увеличения твердости и износостойкостиматериала, в качестве источника избыточногобора используют элементарный бор в количествеот 50,1 до 80 ат.% и процесс ведут при давлении 50.95 кбар и температуре 1500-2800 С.Источники. информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США К 3212852, кл. 23-191,1965.2. Патент США Ко 2947617, кл. 51-307,1958.3. Авторское свидетельство СССР Х 324820,кл. С О 1 В 21/06, 1970.