Способ получения компактного материала из нитрида бора

и 11 483345 ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл. С 01 Ь 21/06 п исоединением за Государственный комите Совета Министров ССС. С. Пивоваров,71) Заявител а Трудового Красного Знамени инст материаловедения АН Украинской завод искусственных алмазов и ал ут проблемСРзного инструмент и П 4) СПОСОБ ПОЛРЧЕНИЯ КОМПАКТНОГО МАТЕРИА ИЗ НИТРИДА БОРАИзобретение относится к способу полученияиия компактного сверхтвердого материалаиз нитрида бора, который может быть использован для изготовления режущего инструмента.Известен способ получения компактногоматериала пз нит 1 тида бора путем спеканиявюрцитоподобного нитрида бора, полученного, например, обработкой гексагопальногоиитрида бора ударной волной, и кубическогоиитрида бора, обработанного с помощьюударной волны,Процесс ведут при давлении выше 50 кбари температуре более 1200 С. Получаемый поэтому способу поликристаллический материал может быть использован для изготовлениярежущего инструмента, предназначенного дляобработки закаленных сталей и чугунов. Онобладает высокой твердостью, но недостаточной пластичностью, не выдерживает высокиеударные нагрузки. Кроме того, для его получения необходимо заранее готовить кубический нитрид бора, что усложняет технологию,Целью изобретения является получениетермостойкого и твердого материала в основном со структурой вюрцита, способноговыдерживать высокие ударные нагрузки.С этой целью предложено материал, пред.варительно полученный гексагонального нитрида бора ударной волной и содержащий,(72) Авторы изобретения В. П. Алек Г, Г, Кар2преимущественно более 50 вес ,Ь вюрцитопо.добного иитрида бора, в камере перед спекаиием изолировать от непосредственного контакта с материалом среды, передающей дав 5 ление, с помощью металлического экрана,расположенного в контакте с графитовымнагревателем, и температуру спекания устанавливать по началу плавления экрана. Вкачестве экрана выбирают металл из групп пы: никель, титан, молибден, тантал, вольфрам.Для изменения абразивных свойств и регулирования степени пластичности в исходныйматериал перед спеканием вводят такие до 5 бавки как алмазы, карбиды, нитриды, бориды,Способ осуществляют следующим образом,Исходный материал, представляющий собой смесь вюрцитоподобного и графитопоО добного нитридов бора, помещают в камерувысокого давления, снабженную графитовымнагревателем и расположенным в контактес ним металлическим экраном, Прессованиеи спекание ведут в области термодинамичес 2 Б кой устойчивости плотных модификаций нитрида бора во избежание обратного переходаэтих модификаций в структуру графитоподобного нитрида бора, Процесс ведут поддавлением 50 в 6 кбар в интервале темпезо ратур 20 в 30 С.,Гля получения поликристаллического материала в основном со структурой вюрцита спекание ведут ниже линии равновесия вюрцитоподобный - кубический нитрид бора.Исходный материал, полученный обработкой графитоподобного нитрида бора, содержит компоненты высокий дисперсности и дефектности: вюрцитоподобный нитрид бора с удельной поверхностью це менее 20 м/г и пикнометрической плотностью 3,10 - 3,3 г/см и графитоподобный нитрид бора с удельной поверхностью 10 - 20 м/г и пикнометрической плотностью 1,92 - 2,35 г/см.После спскания получают поликристаллический компактный материал в основном со структурой вюрцита с пористостью 2 - 5 о/о, плотностью 3,25 - 3,3 г/смз и микротвердостью 2000 - 7000 кг/мм. Гри использовании такого материала в качестве резцов для обработки закаленных сталей и чугунов получают детали, удовлетворяющие 1 - -2 классу точности и чистоте обработанной поверхности 8 - 9 класса. Г 1 ри этом скорости резания варьируют от 60 до 200 об/мин для сталей и от 50 до 300 - 400 м/мин для чугунов. Подачу меняют от 0,02 до 0,11 мм/об, а глубину резания от 0,1 до 1,5 мм. П р и м е р 1. Исходную смесь, содержащую 10 вес. % графитоподобного и 90 вес. /о вюрцитоподобного нитридов бора, полученную после обработки исходного графитоподобного нитрида бора взрывом с давлением во фронте ударной волны около 120 кбар, помещают внутрь графитового нагревателя, прессуют под давлением 80 кбар и при температуре 1600 - 1800=С в течение 1 - 2 мин, в результате чего получают прочные компактные спеки черного цвета с пористостью 2 - Зо/ имеющие одновременно структуру как вюрцита, так и кубического нитрида бора, с микро- твердостью 5000 - 6000 кг/мм.Резцы, изготовленные из полученного компактного нитрида бора, при точении закаленных сталей (НЕС 60 - 65) имеют стойкость 60 - 80 мин до износа по задней грани 0,4 мм при скорости резания 80 - 100 м/мин, продольной подаче 0,07 мм/об, и глубине резания 0,2 мм, Чистота обработанной поверхности 8 - 9 отвечает классу. Резцы из твердых сплавов практически не работают на таком режиме (стойкость 0,5 - 1 мин),П р и м ер 2, Исходную смесь, состоящую из 95/, вюрцитоподобного и 5% графитоподобного цитридов бора, полученную после обработки исходного графитоподобного нитрида бора ударной волной с давлением во фронте ударной волны 120 кбар, помещают внутрь графитового нагревателя, изолирован. ного от нее с помощью никелевого экрана, сжимают до давления 80 кбар и нагревают до 1500 С в течение 2 - 3 мин, в результате чего получают прочные компактные спеки со структурой вюрцита, имеющие пористость 2 - 3/о и. микротвердость 4000 - 5000 кг/мм. 5 0 5 20 25 Зо Я 5 40 45 50 55 60 65 Резцы, изготовленные из полученного, ком. няктного нитрида бора прп точении закаленной стали (НЕС 56 - 58) при скорости резания 100 м/миц с продольной подачей 0,11 мм/об и при глубине резания 0,3 мм имеют стойкость около 80 мин до износа по задней грани 0,4 мм при чистоте обработанной поверхности, соответствующей 8 - 9 классу, Стойкость резцов из твердых сплавов состав- ляля 5 - 7 мин,П р и м е р 3, Материал, изготовленный по технологии, описанной в примерах 1, 2, используют для изготовления резцов, способных обрабатывать закаленные (НКС 55 - 65) стальные поверхности в условиях ударных нагрузок.Стойкость этих резцов при точении цилиндрической заготовки цз стали (НЕС 62) с тремя рядами отверстий (по четыре на окружность) диаметром 10 мм, расположенными радиально прц скорости резания (Ч) 225 м/мин; с продольцой подачей (5) 0,07 мм/об и при глубине резания (1) 0,15 мм составляет 5 миц. Стойкость резцов при режиме работы 7=100 м/мин, 8=0,07 мм/об, 1=02 мм составляет 25 мин.Резцы из твердых сплавов, как правило, ца первых же отверстиях скалывяются. П р и м е р 4. Контейнер, снаряженный исходным, обработанным взрывной волной цитридом бора (5 вес. уо графитоподобного ц 95 вес. о/, вюрцитоподобного нитридов бора) в смеси с естественными цлц искусственными алмазами (карбидами или нитрцдами) в соотношении 1: 1 (2: 1, 3: 1 ) по объему соответственно подвергают воздействию давления в интервале от 50 до 80 кбар и ягревают до температуры 1800 С в течение 0,5 - 3 мин, в результате чего получают прочные компактные спеки, микротвердость которых составляет 2000 - 7000 кг/мм. Предмет изобретения 1. Способ получения компактного материала пз цитрида бора путем спекания при высоком давлении ц температуре материала, предварительно полученного обработкой гексягональцого нитрида бора ударной волной ц содержащего вюрцитоподобный цитрид бора, отличающийся тем, что, с целью получения термостойкого и твердого материала в основном со структурой вюрцита, способного выдерживать высокие ударные нагрузки, перед спеканием материал изолируют от непосредственного контакта с материалом среды, передающей давление, с помощью металлического экрана, расположенного в контакте с графитовым нагревателем, и температуру устанавливают по началу плавления экрана.4833345 С оста в птел ь В. Безбородова Техред 3. Тараненко Корректор Н. Лебедева Редактор Л. Ушакова Заказ 3052/8 Изд, М 974 Тираж 593 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., л. 4 5Типография, нр. Сапунова, 2 2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что в качестве экрана выбирают металл из группы: никель, титан, молибден, тантал,вольфрам.3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для спекания используют материал, содержащий более 50 вес. о 7 о вюрцитоподобного нитрида бора.