Hадтвердий полікристалічhий матеріал hа осhові алмазу

Винахід відноситься до галузі виробництва синтетичних надтвердих матеріалів, призначених для виготовлення однокристалевих Інструментів - волок, різців і т.д. Переважною галуззю використання винаходу є тонке волочіння сталевого латунованого дроту для металокорду. По технічній сутності та досягаемому ефекту найбільш близьким до заявляемого матеріалу є матеріал на основі алмазу з додатками бору та алюмінію при таких співвідношеннях компонентів, мас %: бор 0,6 -2,7; алюміній 0,1 - 1,2; решта до 100% - алмаз. Зпечення виробляють з тиском 120-130 кбар при температурі ~ 3000°С, яка відповідає області термодинамічної стійкості алмазу при 120-130 кбар. Час зпечення 1-5 сек. Основний недолік приведеного матеріалу становить те, що він вміщує алюміній і карбід алюмінію, які легко гідролізуються на повітрі й завдяки цьому міцності, зносостійкі властивості матеріалу знижуються. Дійсно, із співвідношення уводимих додатків (зокрема див. 3 приклади прототипу, в саме В/АІ = 4 або 1,5), випливає, що алюміній не може бути повністю зв'язаний з бором, оскільки у стійкому бориді АlВ12 це співвідношення наближається до 5. Оскільки бор витрачається ще й на з'єднання вуглецю в карбіді бору, утворюючогося при графітизації алмазу, бо надлишок вільного алюмінію виявляється ще більш значним І, отже, в матеріалі карбід алюмінію завжди Існує. Задачею винаходу є розробка матеріалу на основі алмазу, в якому за рахунок зміни компонентів та їх кількісного співвідношення підвищиться зносостійкість та поліруюча здатність матеріалу при волочінні металокордового дроту. Поставлена задача вирішується тим, що матеріал в якості алюмінійвміщуючої речовини вміщує борид складу АІВ12 або карбоборид складу АІ 3В48С2 або складу АІВ24С4 при такому співвідношенні компонентів, мас.%: Позитивний ефект від введення поруч з бором бориду або карбобориду алюмінію складається в тому, що створюваний при графітизації алмазу вуглець повністю з'єднується як з бором, з утворенням карбіду бору, так і з боридом алюмінію, з утворенням карбобориду. Процеси, які протікають при цьому подані у вигляді: Як бачимо, при будь-якому співвідношенні уводимих додатків, вуглець з'єднується в міцне сполучення. Близість кристалічних структур карбіду бору та карбоборидів алюмінію з алмазом забезпечують високе з'єднання алмазних та частинок домішки. Окрім того, підвищення зносостійкості заявляемого материалу зумовлюється Існуванням на поверхні волочильного каналу алюміноборатної плівки складу 3АІ 2О3 x 2В2О3, створюваної при його формуванні. Спеціальними дослідженнями було встановлено, що оптимальна кількість уводимих додатків становить 1,0 - 3,5 %. Введення меньшої кількості додатків значно не впливає на властивості полікристалічних алмазів, тоді як при введенні додатків більш 3,5 мас.% - спостерігається істотне погіршення експлуатаційних властивостей матеріалів. Приклад способу одержання матеріалу, що заявляється. До 9,7 г порошку алмаза добавляють 0,1 г порошку бору і 0,2 г порошку карбобориду алюмінія АІ 3В48С2 і суміш ретельно перемішують в контейнері, що крутиться на протязі 2 годин. Певні порції (1,0 г) суміші завантажують в графітові контейнери, покриті всередині нітридом бору. Графітовий контейнер з сумішшю вставляють в капсулу, спікання в якій проводять при тиску 120-130 кбар і температурі 3000°С. Матеріал, що спікся, досліджують на зносостійкість по відношенню до абразивного матеріалу на основі зеленого карбіду кремнію. Втрата в масі складала 0,25 мг. В таблиці як приклади приведені результати, які свідчать про вплив уводимих в алмаз додатків на зносостійкість полікристалічних алмазів. Якість зпечених в полікристал алмазів оцінювалась по їх зносостійкості по відношенню до абразивного матеріалу на основі зеленого карбіду кремнію. Мірою зносостійкості було втрачення ваги (мг) випробуваного зразку. Чистоту поверхні випробуваного зразку, наявність порта раковин встановлювали під мікроскопом. Із таблиці видно, що найбільшою зносостійкістю володіють алмази з додатками бору та бориду (карбобориду) алюмінію. Волоки, виготовлені із цього матеріалу, ефективно працювали при волочінні дроту 0150 км.