Структурний металокерамічний композиційний матеріал (варіанти) та спосіб виготовлення цього матеріалу (варіанти)

1. Структурный металлокерамический композиционный материал, содержащий одну или более каркасных структур, отличающийся тем, что каждая каркасная структура состоит из трех пространственно соединенных частей, по крайней мере, одного тугоплавкого материала, выбранного из карбида, борида, нитрида и силицида титана, циркония, тантала, ниобия, кремния, хрома, вольфрама или молибдена, и металлического материала, являющегося сплавом и/или интерметаллическим соединением, который заполняет промежутки внутри каждой или между соседними каркасными структурами. 2. Структурный металлокерамический композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый металлический материал содержит бинарный сплав или интерметаллический сплав в системе Ti-Al, Ti-Ni и Ni-Al. 3. Структурный металлокерамический композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый тугоплавкий материал содержит карбид, борид или нитрид титана, а указанный металлический материал принадлежит к системе Ti-Al. 4. Структурный металлокерамический композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что, кроме того, содержит, по крайней мере, 10% по объему суперабразивных частиц, которые распределены внутри и среди упомянутых каркасных C2 (54) СТРУКТУРНИЙ МЕТАЛОКЕРАМІЧНИЙ КОМПОЗИЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ (ВАРІАНТИ) ТА СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ЦЬОГО МАТЕРІАЛУ (ВАРІАНТИ) 42735 щают на дно пресс-формы путем ее нанесения совместно с суперабразивными частицами. 10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанную пресс-форму на втором этапе вначале наполняют ровным слоем суперабразивных частиц, а затем в нее загружают таблетку для дальнейшего процесса. 11. Способ по п. 6, отличающийся тем, что на втором этапе используют состав порошка, подходящий для процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в чистом виде или, альтернативно, в сочетании и смеси с формовочным песком, расположенным вокруг таблетки, после чего инициируется указанный процесс синтеза так, что эта таблетка дополнительно нагревается от окружающего ее материала на этапе синтеза и/или охлаждения. 12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве указанных первого и второго металлов выбраны алюминий и титан соответственно, и неметаллическое вещество, углерод, которые содержатся в молярном отношении TiAl/TiC в пределах от 30 до 80%. 13. Синтезированный композит, включающий матрицу, отличающийся тем, что матрица состоит из продуктов процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза металлического и/или тугоплавких веществ и частиц суперабразива, выбираемого из алмаза и полиморфизма высокого давления нитрида бора, которые осаждаются на поверхность композита или удерживаются и распределяются полностью по всей матрице или частично на ее поверхности, в зоне, соответствующей конечной рабочей поверхности. 14. Синтезированный композит по п. 13, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на 60% поверхности указанной матрицы выполнено осаждение и покрытие суперабразивом. 15. Синтезированный композит по п. 13, отличающийся тем, что указанные суперабразивные частицы распределены равномерно по всей матрице. 16. Синтезированный композит по п. 13, отличающийся тем, что упомянутые суперабразивные частицы распределены частично на и в окрестности поверхности композита. 17. Синтезированный композит по п. 13, отличающийся тем, что упомянутая матрица содержит металл, выбираемый из группы Al, Si, Fe, Co, Ni или Сu, или сплав, или интерметаллическое соединение, в основном содержащее этот металл или металлы. 18. Синтезированный композит по п. 13, отличающийся тем, что упомянутая матрица содержит тугоплавкое вещество, выбираемое из SiC, Si3N4, B4C и борида, карбида, нитрида или силицида металла в четвертой, пятой или шестой группах периодической таблицы. 19. Синтезированный композит по п. 13, отличающийся тем, что указанные суперабразивные частицы также имеют покрытие, сформированное на них и состоящее из одного слоя осажденного металлического или неметаллического материала или, альтернативно, комбинированного, полученного методом осаждения покрытия из металлических и неметаллических материалов. 20. Синтезированный композит по пп. 13, 19, отличающийся тем, что покрытие состоит из сплава или интерметаллического соединения переходных металлов. 21. Синтезированный композит по пп. 13, 19, отличающийся тем, что толщина указанного покрытия составляет 1-20% от среднего размера частицы подложки. 22. Синтезированный композит по пп. 13, 19, отличающийся тем, что указанное покрытие существенно содержит, по крайней мере, один металл, выбираемый из группы Si, Ті, Mn, Fe, Zr, Mo и W и/или, по крайней мере, одно вещество, выбираемое из группы карбид, нитрид и борид указанного металла. 23. Синтезированный композит по пп. 13, 19, отличающийся тем, что упомянутое покрытие нанесено снаружи совместно со вторым покрытием, которое содержит материал, существенно отличающийся от внутреннего покрытия. 24. Синтезированный композит по пп. 13, 19, отличающийся тем, что упомянутое второе покрытие содержит, по крайней мере, один металлический материал, выбираемый из группы Аl, Со, Ni и Сu и сплавов указанных металлов. 25. Синтезированный композит, включающий матрицу, отличающийся тем, что матрица содержит продукты процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза металлического и/или тугоплавких веществ и суперабразивные частицы, в котором указанная матрица имеет двухслойную структуру существенно такого же состава, за исключением того, что первый слой содержит суперабразивные частицы, а второй - нет, и в котором суперабразивные частицы также осаждены на поверхность композита. 26. Синтезированный композит по п. 25, отличающийся тем, что упомянутая матрица содержит карбид, нитрид, борид или оксид переходного металла, SiC, Si3N4, АІ2О3, В4С, интерметаллическое соединение в системе Ni-Al или Тi-Аl, или сплав Ni-Al-Ті, или Ni-Al-Ti-Cu. 27. Синтезированный композит по пп. 25, 26, отличающийся тем, что упомянутая матрица, кроме того, содержит медь. 28. Способ изготовления содержащего суперабразив композита, включающий первый этап - формирования смеси и второй этап - нагрева, отличающийся тем, что на первом этапе производят соединение суперабразивного порошка с уже составленным материалом матрицы, который содержит связывающее вещество для связывания с абразивом, и формируют весь этот состав в таблетку, а на втором этапе производят нагревание упомянутой таблетки до вынужденного растекания указанного материала матрицы, по крайней мере, частичного, прессования и повышения плотности всего состава путем заполнения промежутков и, таким образом, обеспечения хорошей адгезии суперабразивных частиц с материалом матрицы, в то время как процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза вызывается между химическими компонентами, содержащимися в системе связующих материалов, и/или химическая реакция вызывается в химической системе, находящейся рядом с таблеткой, выделяя, таким образом, и 2 42735 обеспечивая количество тепла, достаточное для указанного нагрева, а через 0,1-10 секунд после завершения этого процесса подают давление и выдерживают в течение более 2 секунд, причем величину указанного давления устанавливают из условия сохранения суперабразивного вещества метастабильным. 29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что упомянутый (самораспространяющийся высокотемпературный) синтез осуществляют между компонентами матрицы. 30. Способ по п. 28, отличающийся тем, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между компонентами, содержащимися в системе, находящейся рядом с таблеткой. 31. Способ по п. 28, отличающийся тем, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между веществом или веществами, содержащимися в таблетке, и другим веществом, содержащимся в атмосфере. 32. Способ по п. 28, отличающийся тем, что в упомянутый материал матрицы включают металлический материал, выбираемый из группы Al, Si, Fe, Co, Ni, Сu и сплавов или интерметаллических соединений, которые содержат большую часть указанного металла, и упомянутый материал плавят до гарантированно текучего состояния. 33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что в упомянутый металлический материал включают, по крайней мере, интерметаллическое соединение в системе Ni-Al, Ti-Al и/или, по крайней мере, сплав Ni-Al-Ti или Ni-Al-Ti-Cu. 34. Способ по п. 28, отличающийся тем, что в упомянутую матрицу включают тугоплавкое вещество, выбираемое из группы SiC, Si3N4, B4C и борид, карбид или нитрид металла в четвертой, пятой или шестой группах периодической таблицы. 35. Способ по п. 28, отличающийся тем, что в материал упомянутой матрицы, кроме того, включают в качестве разбавителя вещество, которое является существенно нейтральным к процессу СВС и которое остается нерасплавленным во время этого процесса. 36. Способ по п. 28, отличающийся тем, что на втором этапе для сжатия используют среду передачи давления, содержащую продукты процесса СВС и/или формовочный песок. 37. Способ по п. 28, отличающийся тем, что в упомянутый суперабразив включают алмаз или нитрид бора в состоянии полиморфизма высокого давления. 38. Способ по п. 28, отличающийся тем, что на первом этапе на упомянутую таблетку в целом методом осаждения равномерно наносят суперабразивные частицы. 39. Способ по п. 28, отличающийся тем, что на первом этапе на упомянутую таблетку наносят методом осаждения суперабразивные частицы точно на том участке, который соответствует окончательной рабочей поверхности, включая ее окрестность. 40. Способ по п. 28, отличающийся тем, что упомянутые суперабразивные частицы покрывают металлическим и/или керамическим материалами. 41. Способ по п. 40, отличающийся тем, что в упомянутую химическую систему включают металл, выбираемый из четвертой, пятой или шестой групп периодической таблицы, плюс алюминий. 42. Способ по п. 28, отличающийся тем, что на первом этапе упомянутые суперабразивные частицы используют в смеси с порошком материала указанной матрицы. 43. Способ по п. 28, отличающийся тем, что на первом этапе упомянутый материал матрицы формуют в первую таблетку, существенно свободную от суперабразивных частиц, а указанные частицы содержатся и распределены в другой отдельной таблетке, состав которой идентичен или сходен составу этой первой таблетки. 44. Способ по п. 43, отличающийся тем, что на первом этапе 0,2-15% ТіН2 подмешиваются к порошковой смеси указанных таблеток относительно общей массы таблеток, исключая суперабразивы. 45. Способ получения содержащего суперабразив композита, включающий первый этап - формирования смеси и второй этап - нагрева, отличающийся тем, что на первом этапе формируют таблетку из составленного материала матрицы, которая содержит связующий материал для связывания абразива, а на втором этапе производят осаждение суперабразивных частиц на ту часть поверхности таблетки, которая содержит участок, соответствующий окончательной рабочей поверхности, нагревание упомянутой таблетки производят до вынужденного растекания указанного материала матрицы, по крайней мере, частичного, и последующего прессования и повышения плотности всего состава путем заполнения промежутков, для обеспечения, таким образом, хорошей адгезии суперабразивных частиц с материалом матрицы, в то время как процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза вызывается между компонентами, содержащимися в системе связующих материалов, и/или химическая реакция вызывается в химической системе, находящейся рядом с таблеткой, выделяя, таким образом, и обеспечивая количество тепла, достаточное для указанного нагрева, а через 0,1-10 секунд после завершения этого процесса подают давление и выдерживают в течение более 2 секунд, причем величину указанного давления устанавливают из условия сохранения суперабразивного вещества метастабильным. 46. Способ по п. 45, отличающийся тем, что упомянутый (самораспространяющийся высокотемпературный) синтез осуществляют между компонентами матрицы. 47. Способ по п. 45, отличающийся тем, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между компонентами, содержащимися в системе, находящейся рядом с таблеткой. 48. Способ по п. 45, отличающийся тем, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между веществом или веществами, содержащимися в таблетке, и другим веществом, содержащимся в атмосфере. 49. Способ по п. 45, отличающийся тем, что в упомянутый материал матрицы включают метал 3 42735 лический материал, выбираемый из группы Al, Si, Fe, Co, Ni, Сu и сплавов или интерметаллических соединений, которые содержат большую часть указанного металла, и упомянутый материал плавят до гарантированно текучего состояния. 50. Способ по п. 49, отличающийся тем, что в упомянутый металлический материал включают, по крайней мере, интерметаллическое соединение в системе Ni-Al, Ti-Al и/или, по крайней мере, сплав Ni-Al-Ti или Ni-Al-Ti-Cu. 51. Способ по п. 45, отличающийся тем, что в упомянутую матрицу включают тугоплавкое вещество, выбираемое из группы SiC, Si3N4, B4C и борид, карбид или нитрид металла в четвертой, пятой или шестой группах периодической таблицы. 52. Способ по п. 45, отличающийся тем, что в материал упомянутой матрицы, кроме того, включают в качестве разбавителя вещество, которое является существенно нейтральным к процессу СВС и которое остается нерасплавленным во время этого процесса. 53. Способ по п. 45, отличающийся тем, что на втором этапе для сжатия используют среду передачи давления, содержащую продукты процесса СВС и/или формовочный песок. 54. Способ по п. 45, отличающийся тем, что в упомянутый суперабразив включают алмаз или нитрид бора в состоянии полиморфизма высокого давления. 55. Способ по п. 45, отличающийся тем, что на первом этапе на упомянутую таблетку в целом методом осаждения равномерно наносят суперабразивные частицы. 56. Способ по п. 45, отличающийся тем, что на первом этапе на упомянутую таблетку наносят методом осаждения суперабразивные частицы точно на том участке, который соответствует окончательной рабочей поверхности, включая ее окрестность. 57. Способ по п. 45, отличающийся тем, что упомянутые суперабразивные частицы покрывают металлическим и/или керамическим материалами. 58. Способ по п. 57, отличающийся тем, что в упомянутую химическую систему включают металл, выбираемый из четвертой, пятой или шестой групп периодической таблицы, плюс алюминий. 59. Способ по п. 45, отличающийся тем, что на первом этапе упомянутые суперабразивные частицы используют в смеси с порошком материала указанной матрицы. 60. Способ по п. 45, отличающийся тем, что на первом этапе упомянутый материал матрицы формуют в первую таблетку, существенно свободную от суперабразивных частиц, а указанные частицы содержатся и распределены в другой отдельной таблетке, состав которой идентичен или сходен составу этой первой таблетки. 61. Способ по п. 60, отличающийся тем, что на первом этапе 0,2-15% ТіН2 подмешиваются к порошковой смеси указанных таблеток относительно общей массы таблеток, исключая суперабразивы. Изобретение относится к металлокерамическим композиционным материалам (композитам) и способу их получения, в основе которого лежит самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) и прессованные порошковые заготовки (прессовки), содержащие суперабразивные частицы алмаза или полиморфизма высокого давления нитрида бора, или cBN или wBN, диспергированные в материале металлической и/или керамической матрицы. Металлокерамические композиционные материалы (композиты) как новый структурный материал, обладающий свойствами как керамики, так и металла, используются для нанесения на строительные материалы или им подобные. Наиболее близким к вариантам предлагаемого изобретения является структурный металлокерамический композиционный материал, содержащий одну или более каркасных структур (JP-A-60-243245). Названный материал изготовлен путем вдавливания расплавленного металла в поры предварительно созданной формы из керамических частиц и армирующих "усов". Недостаток описанного материала состоит в том, что он обладает недостаточно плотной подложкой. Известен способ получения структурного металлокерамического композитного материала, называемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом или просто СВС. В основе способа лежит процесс, имеющий место в определенной системе материалов: сгорание, инициированное воспламенением в некоторой точке, са моподдерживается и распространяется в остальной части материала из-за интенсивного выделения теплового потока, который расширяется и вызывает достаточное повышение температуры. Преимуществом этого способа является простота получения веществ с точкой плавления выше 2000°С, и он используется для получения функциональных материалов, таких, например, как карбид, нитрид, борид, силицид или оксид металлов четвертой или пятой групп периодической таблицы, включая Ті, Zr, Та, Si, а также интерметаллические соединения. Этот способ подробно описан в книге "Химия СВС", опубликованной издательством T.I.С. в 1992 г. Данный способ полезен для формирования интерметаллических соединений или сплавов и описан, в частности, для Ni-Ti и Nb-Ti систем в JP-A-3-274248 и JP-A-2-247338, соответственно. Данный процесс синтеза может инициироваться с помощью: (1) введения в соприкосновение с электрорезистивным нагревателем или чем-то подобным таблетки или формированной прессованной подложки или порошковой смеси, составленной таким образом, чтобы допустить СВС (прямое воспламенение) и воспламенение в торцевой части; (2) обеспечения контакта с торцевой частью таблетки другой порошковой смеси, имеющей состав, допускающий СВС; эта последняя воспламеняется и получаемое интенсивное тепло используется для воспламенения, в свою оче 4 42735 редь, таблетки (двухступенчатое воспламенение); и (3) нагревание от источника тепла (например, электрорезистивного элемента) обеспечивается вокруг и это воспламеняет сформованную прессованную подложку (непрямое воспламенение). Из трех вышеупомянутых способов способы (2) и (3) обычно применяются с целью облегчения воспламенения таблетки в тех случаях, когда основной источник тепла является недостаточно мощным для самостоятельного распространения процесса: он используется как дополнительный источник нагрева предварительно приготовленной порошковой смеси и располагается вокруг прессованной подложки, как это описано выше. Толстые или массивные композиты можно получать с помощью технологии спекания на основе СВС, когда продукты СВС либо расплавляются, либо размягчаются. Однако, труднее обстоит дело в случае с композитом, выполненным на основе карбида титана, который получается как пористое изделие, в том случае, когда он изготавливается из первоначальной порошковой смеси металла и углерода. Возможными причинами этого являются следующие: изделия из карбида имеют слишком высокую температуру точки плавления, и (2) реакция в твердой фазе между титаном и углеродом происходит при достаточно низкой температуре и при этом получается ТіС, который образует плотную структуру кристаллической решетки. Такое уплотнение может достигаться, до некоторой степени, с помощью прессования, но все же нельзя получить изделие существенно свободное от пор. Это же происходит и при синтезе других тугоплавких материалов. Процесc СВС, в ходе которого могут получаться почти адиабатически высокие температуры в течение короткого периода времени, используется для формирования и одновременного или последовательного спекания тугоплавких материалов и, в порядке рабочей гипотезы, для получения прессовок различных материалов. Для этих материалов используются следующие способы: сжатие с помощью механического пресса, мгновенное сжатие путем взрывной детонации, изостатическое сжатие с помощью системы горячего изостатического прессования (ГИП), процесс псевдо-ГИП, посредством которого формованная прессовка обжимается со всех сторон с помощью механического пресса в пресс-форме посредством формовочного песка. С другой стороны, в промышленности широко используются композиты алмаза или полиморфизма высокого давления нитрида бора (cBN или wBN), которые соединены между собой или диспергированы и удерживаются в матрице. Суперабразивные вещества являются метастабильными при нормальном давлении и еще более при высоких температурах, которые используются в процессе спекания: они способны быстро трансформироваться в полиморфизм низкого давления, то есть в графит или гексагональный нитрид бора, поэтому для того, чтобы предотвратить подобные нежелательные переходные процессы, необходимо применение сверхвысокого давления. При этом устанавливается такое состояние, при кото ром эти суперабразивные вещества находятся в благоприятных фазах с точки зрения термодинамики. Именно поэтому в процессах спекания действуют давления величиной несколько (обычно более четырех) гигапаскалей. Таким образом, доступный объем выдвигает вопрос об ограничении достижимых размеров получаемых изделий, этот размер в настоящее время составляет примерно 76,2 мм в диаметре. Некоторые менее плотно структурированные износостойкие материалы, в которых суперабразивные частицы не обязательно соединены между собой, экспериментально получаются с помощью ГИП или методом горячего прессования, а не по технологии прессования с применением сверхвысокого давления. Преимущество этих способов заключается в том, что при этом можно получить большие по размерам износостойкие изделия, поскольку отсутствуют обусловленные оборудованием ограничения. При изготовлении теплостойких композитных изделий в соответствии с физикой процесса и его реализацией необходимо поддерживать температуру около 1000°С или выше в течение нескольких минут для достижения уплотнения матрицы. Это неизбежно вызывает частичный или существенный переход суперабразивов в фазу низкого давления и связанное с этим ухудшение свойств частиц, а их удержание в матрице затрудняет замещение этих износостойких материалов прессовками сверхвысокого давления. Процессы СВС часто вызывают повышение температуры до величины более 2000°С, хотя тепло выделяется обычно в течение очень короткого периода времени, порядка нескольких секунд. Насколько это известно авторам изобретения, отсутствуют способы, в которых возможно выделение подобного почти мгновенного теплового потока при изготовлении прессовок, композитных или нет, которые содержат в себе суперабразивные частицы. Наиболее близким к вариантам предлагаемого способа является способ изготовления структурного металлокерамического композитного материала, включающий первый этап - приготовления порошковой смеси и второй этап - высокотемпературного синтеза материаловдо образования структур (JP-A-60-243245). Недостаток описанного способа состоит в том, что он не позволяет создать эффективно уплотненные прессованные подложки карбида титана и других керамических материалов, которые трудно получить как плотные прессовки с помощью СВС и, в частности, такого конструктивного материала, который имеет керамическую каркасную структуру, с повышенной плотностью металлической фазы, которая заполняет внутренние промежутки путем проникания в них расплавленного сплава Ti-AI (или интерметаллического соединения). В основу предлагаемых изобретений поставлена задача создания таких композиционных материалов и способов их получения, которые позволили бы создать эффективно уплотненные прессованные подложки карбида титана и других керамических материалов, которые трудно, как показано выше, получить как плотные прессовки с помощью СВС и, в частности, такого конструктивного материала, который имеет керамическую 5 42735 каркасную структуру, с повышенной плотностью металлической фазы, которая заполняет внутренние промежутки путем проникания в них расплавленного сплава Ti-AI (или интерметаллического соединения). Еще одной задачей изобретения является создание новой содержащей суперабразивы прессовки, существенно свободной от имеющихся ранее неизбежных ограничений размеров получаемых изделий и недостатков, связанных с ухудшением абразивных свойств. Еще одной задачей изобретения является создание эффективного способа изготовления подобных прессовок. Поставленные задачи решаются предлагаемым структурным металлокерамическим композиционным материалом, который, как и известный, содержит одну или более каркасных структур, а, согласно изобретению, каждая каркасная структура состоит из трех пространственно соединенных частей, по крайней мере, одного тугоплавкого материала, выбранного из карбида, борида, нитрида и силицида титана, циркония, тантала, ниобия, кремния, хрома, вольфрама или молибдена, и металлического материала, являющегося сплавом и/или интерметаллическим соединением, который заполняет промежутки внутри каждой или между соседними каркасными структурами. Особенностью предлагаемого структурного металлокерамического композиционного материала является то, что упомянутый металлический материал содержит бинарный сплав или интерметаллический сплав в системе Ti-Al, Ti-Ni и Ni-Al. Особенностью предлагаемого структурного металлокерамического композиционного материала является то, что упомянутый тугоплавкий материал содержит карбид, борид или нитрид титана, а указанный металлический материал принадлежит к системе Ti-Al. Особенностью предлагаемого структурного металлокерамического композиционного материала является то, что он, кроме того, содержит, по крайней мере, 10% по объему суперабразивных частиц, которые распределены внутри и среди упомянутых каркасных структур, причем указанный суперабразив содержит один материал, выбранный из группы, состоящей из полиморфизма высокого давления нитрида бора и алмаза. Особенностью предлагаемого структурного металлокерамического композиционного материала является то, что, по меньшей мере, на 60% внешней поверхности указанной матрицы выполнено осаждение и покрытие суперабразивом. Поставленные задачи решаются и предлагаемым способом изготовления структурного металлокерамического композитного материала, который, как и известный, включает первый этап - приготовления порошковой смеси и второй этап - высокотемпературного синтеза материалов до образования структур, а, согласно изобретению, на первом этапе производят смешивание порошка первого металла или металлов, являющихся Аl и/или Ni, и предварительно приготовленной порошковой смеси, подходящей для проведения процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и состоящей из второго металлического вещества, способного образовывать сплав или интерметаллическое соединение с упо мянутым первым металлом или металлами, и неметаллического вещества, и формируют из всего этого состава таблетку, а на втором этапе размещают указанную таблетку в пресс-форму, заполняют объем указанной пресс-формы вокруг таблетки теплостойкой средой передачи давления и воспламеняют таблетку для инициирования процесса СВС и создания таким образом, каркасной структуры тугоплавкого соединения и, в то же самое время, выделения количества тепла, достаточного для расплавления и вынужденного растекания, по крайней мере, частичного, первого и второго металлических материалов для того, чтобы пропитать металлами и заполнить промежутки внутри и между указанными структурами. Особенностью предлагаемого способа является то, что второй этап выполняют под давлением. Особенностью предлагаемого способа является то, что в предварительно приготовленную порошковую смесь, кроме того, включают частицы алмаза или частицы полиморфизма высокого давления нитрида бора. Особенностью предлагаемого способа является то, что указанную образованную на первом этапе предварительно приготовленную порошковую смесь помещают на дно пресс-формы путем ее нанесения совместно с суперабразивными частицами. Особенностью предлагаемого способа является то, что указанную пресс-форму на втором этапе вначале наполняют ровным слоем суперабразивных частиц, а затем в нее загружают таблетку для дальнейшего процесса. Особенностью предлагаемого способа является то, что на втором этапе используют состав порошка, подходящий для процесса, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в чистом виде или, альтернативно, в сочетании и смеси с формовочным песком, расположенным вокруг таблетки, после чего инициируется указанный процесс синтеза так, что эта таблетка дополнительно нагревается от окружающего ее материала на этапе синтеза и/или охлаждения. Особенностью предлагаемого способа является то, что в качестве указанных первого и второго металлов, выбраны алюминий и титан соответственно, и неметаллическое вещество, углерод, которые содержатся в молярном отношении ТіАl/ТіС в пределах от 30 до 80%. Поставленные задачи решаются и предлагаемым синтерированным композитом, который, как и известный включает матрицу, а, согласно изобретению, матрица состоит из продуктов процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза металлического и/или тугоплавких веществ, и частиц суперабразива, выбираемого из алмаза и полиморфизма высокого давления нитрида бора, которые осаждаются на поверхность композита или удерживаются и распределяются полностью по всей матрице или частично на ее поверхности, в зоне, соответствующей конечной рабочей поверхности. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что, по меньшей мере, на 60% поверхности указанной матрицы выполнено осаждение и покрытие суперабразивом. 6 42735 Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что указанные суперабразивные частицы распределены равномерно по всей матрице. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что упомянутые суперабразивные частицы распределены частично на и в окрестности поверхности композита. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что упомянутая матрица содержит металл, выбираемый из группы Al, Si, Fe, Co, Ni или Сu, или сплав, или интерметаллическое соединение, в основном содержащее этот металл или металлы. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что упомянутая матрица содержит тугоплавкое вещество, выбираемое из SiC, Si3N4, B4С, и борида, карбида, нитрида или силицида металла в четвертой, пятой или шестой группах периодической таблицы. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что указанные суперабразивные частицы также имеют покрытие, сформированное на них и состоящее из одного слоя осажденного металлического или неметаллического материала или, альтернативно, комбинированного, полученного методом осаждения покрытия из металлических и неметаллических материалов. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что покрытие состоит из сплава или интерметаллического соединения переходных металлов. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что толщина указанного покрытия составляет 1-20% от среднего размера частицы подложки. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что указанное покрытие существенно содержит, по крайней мере, один металл, выбираемый из группы Si, Ті, Mn, Fe, Zr, Mo и W и/или, по крайней мере, одно вещество, выбираемое из группы карбид, нитрид и борид указанного металла. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что упомянутое покрытие нанесено снаружи совместно со вторым покрытием, которое содержит материал, существенно отличающийся от внутреннего покрытия. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что упомянутое второе покрытие содержит, по крайней мере, один металлический материал, выбираемый из группы Al, Co, Ni и Сu и сплавов указанных металлов. Поставленные задачи решаются и предлагаемым синтерированным композитом, который, как и известный включает матрицу, а, согласно изобретению, матрица содержит продукты процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза металлического и/или тугоплавких веществ, и суперабразивные частицы, в котором указанная матрица имеет двухслойную структуру существенно такого же состава, за исключением того, что первый слой содержит суперабразивные частицы, а второй - нет, и в котором суперабразивные частицы также осаждены на поверхность композита. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что упомянутая матрица содержит карбид, нитрид, борид или оксид переходного металла, SiC, Sі3N4, Аl2О3, B4С, интерметаллическое соединение в системе Ni-Al или Ті-АI, или сплав Ni-Al-Ti или Ni-Al-Ti-Cu. Особенностью предлагаемого синтерированного композита является и то, что, упомянутая матрица, кроме того, содержит медь. Поставленные задачи решаются и предлагаемым способом изготовления, содержащего суперабразив, композита, который, как и известный, включает первый этап - формирования смеси и второй этап - нагрева, а, согласно изобретению, на первом этапе производят соединение суперабразивного порошка с уже составленным материалом матрицы, который содержит связывающее вещество для связывания с абразивом, и формируют весь этот состав в таблетку, а на втором этапе производят нагревание упомянутой таблетки до вынужденного растекания указанного материала матрицы, по крайней мере, частичного, прессования и повышения плотности всего состава путем заполнения промежутков и, таким образом, обеспечения хорошей адгезии суперабразивных частиц с материалом матрицы, в то время как процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза вызывается между химическими компонентами, содержащимися в системе связующих материалов, и/или химическая реакция вызывается в химической системе, находящейся рядом с таблеткой, выделяя, таким образом, и обеспечивая количество тепла, достаточное для указанного нагрева, а через 0,1-10 секунд после завершения этого процесса подают давление и выдерживают в течение более 2 секунд, причем величину указанного давления устанавливают из условия сохранения суперабразивного вещества метастабильным. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутый (самораспространяющийся высокотемпературный) синтез осуществляют между компонентами матрицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между компонентами, содержащимися в системе, находящейся рядом с таблеткой. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между веществом или веществами, содержащимися в таблетке, и другим веществом, содержащимся в атмосфере. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутый материал матрицы включают металлический материал, выбираемый из группы Al, Si, Fe, Co, Ni, Cu и сплавов или интерметаллических соединений, которые содержат большую часть указанного металла, и упомянутый материал плавят до гарантированно текучего состояния. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутый металлический материал включают, по крайней мере, интерметаллическое соединение в системе Ni-Al, Ti-Al и/или, по крайней мере, сплав Ni-Al-Ti или Ni-Al-Ti-Cu. 7 42735 Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутую матрицу включают тугоплавкое вещество, выбираемое из группы SiC, Si3N4, B4C и борид, карбид или нитрид металла в четвертой, пятой или шестой группах периодической таблицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в материал упомянутой матрицы, кроме того, включают в качестве разбавителя вещество, которое является существенно нейтральным к процессу СВС, и которое остается нерасплавленным во время этого процесса. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на втором этапе для сжатия используют среду передачи давления, содержащую продукты процесса СВС и/или формовочный песок. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутый суперабразив включают алмаз или нитрид бора в состоянии полиморфизма высокого давления. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе на упомянутую таблетку в целом методом осаждения равномерно наносят суперабразивные частицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе на упомянутую таблетку наносят методом осаждения суперабразивные частицы точно на том участке, который соответствует окончательной рабочей поверхности, включая ее окрестность. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутые суперабразивные частицы покрывают металлическим и/или керамическим материалами. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутую химическую систему включают металл, выбираемый из четвертой, пятой или шестой групп периодической таблицы, плюс алюминий. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе упомянутые суперабразивные частицы используют в смеси с порошком материала указанной матрицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе упомянутый материал матрицы формуют в первую таблетку, существенно свободную от суперабразивных частиц, а указанные частицы содержатся и распределены в другой отдельной таблетке, состав которой идентичен или сходен составу этой первой таблетки. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе 0,2-15% TiH2 подмешиваются к порошковой смеси указанных таблеток относительно общей массы таблеток, исключая суперабразивы. Поставленные задачи решаются и предлагаемым способом получения, содержащего суперабразив, композита, который, как и известный включает первый этап - формирования смеси и второй этап - нагрева, а, согласно изобретению, на первом этапе формируют таблетку из составленного материала матрицы, которая содержит связующий материал для связывания абразива, а на втором этапе производят осаждение суперабразивных частиц на ту часть поверхности таблетки, которая содержит участок, соответствующий окончательной рабочей поверхности, нагревание упомянутой таблетки производят до вынужденного растекания указанного материала матрицы, по крайней мере, частичного, и последующего прессования и повышения плотности всего состава путем заполнения промежутков, для обеспечения, таким образом, хорошей адгезии суперабразивных частиц с материалом матрицы, в то время как процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза вызывается между компонентами, содержащимися в системе связующих материалов, и/или химическая реакция вызывается в химической системе, находящейся рядом с таблеткой, выделяя, таким образом, и обеспечивая количество тепла, достаточное для указанного нагрева, а через 0,1-10 секунд после завершения этого процесса подают давление и выдерживают в течение более 2 секунд, причем величину указанного давления устанавливают из условия сохранения суперабразивного вещества метастабильным. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутый (самораспространяющийся высокотемпературный) синтез осуществляют между компонентами матрицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между компонентами, содержащимися в системе, находящейся рядом с таблеткой. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутый процесс (самораспространяющегося высокотемпературного) синтеза осуществляют между веществом или веществами, содержащимися в таблетке, и другим веществом, содержащимся в атмосфере. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутый материал матрицы включают металлический материал, выбираемый из группы Al, Si, Fe, Co, Ni, Cu и сплавов или интерметаллических соединений, которые содержат большую часть указанного металла, и упомянутый материал плавят до гарантированно текучего состояния. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутый металлический материал включают, по крайней мере, интерметаллическое соединение в системе Ni-Al, Ti-Al и/или, по крайней мере, сплав Ni-Al-Ti или Ni-Al-Ti-Cu. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутую матрицу включают тугоплавкое вещество, выбираемое из группы SiC, Sі3N4, В4С и борид, карбид или нитрид металла в четвертой, пятой или шестой группах периодической таблицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в материал упомянутой матрицы, кроме того, включают в качестве разбавителя вещество, которое является существенно нейтральным к процессу СВС, и которое остается нерасплавленным во время этого процесса. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на втором этапе для сжатия используют среду передачи давления, содержащую продукты процесса СВС и/или формовочный песок. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутый суперабразив вклю 8 42735 чают алмаз или нитрид бора в состоянии полиморфизма высокого давления. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе на упомянутую таблетку в целом методом осаждения равномерно наносят суперабразивные частицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе на упомянутую таблетку наносят методом осаждения суперабразивные частицы точно на том участке, который соответствует окончательной рабочей поверхности, включая ее окрестность. Особенностью предлагаемого способа является и то, что упомянутые суперабразивные частицы покрывают металлическим и/или керамическим материалами. Особенностью предлагаемого способа является и то, что в упомянутую химическую систему включают металл, выбираемый из четвертой, пятой или шестой групп периодической таблицы, плюс алюминий. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе упомянутые суперабразивные частицы используют в смеси с порошком материала указанной матрицы. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе упомянутый материал матрицы формуют в первую таблетку, существенно свободную от суперабразивных частиц, а указанные частицы содержатся и распределены в другой отдельной таблетке, состав которой идентичен или сходен составу этой первой таблетки. Особенностью предлагаемого способа является и то, что на первом этапе 0,2-15% ТіН2 подмешиваются к порошковой смеси указанных таблеток относительно общей массы таблеток, исключая суперабразивы. Первым аспектом настоящего изобретения является синтерированное композиционное изделие, которое содержит сплошное тело или несколько тугоплавких частей или керамических частиц и металлический материал, заполняющий промежутки внутри и между ними, причем формирователь выбирается из соединений карбидов, боридов, нитридов и силицидов с Ті, Zr, Та, Nb, Si, Сr, W и Мо, и эти части соединяются объемно, а металлический материал содержит вещество, выбираемое из бинарных сплавов и интерметаллических соединений систем Ti-AI, Ti-Ni и Ni-AI. Композиты могут изготавливаться главным образом путем: - примешивания порошка металла AI и/или Ni к металлической или неметаллической порошковой смеси, составленной так, чтобы можно было получить подобные тугоплавкие изделия с помощью СВС; - перемешивания и формования упомянутого порошка до получения таблетки; - размещения этой таблетки в пресс-форме; - инициации процесса СВС внутри этой таблетки с целью вызвать ее плавление, по крайней мере, частичное, или размягчение обоих указанных металлов выделенным там теплом, и - образования каркасной структуры тугоплавкого соединения при одновременном заполнении промежутков этого каркаса текучим металлом. Выделяемое количество тепла зависит от исходной химической системы, поэтому оно может оказаться существенно достаточным для поддержания процесса каркасного формирования и для того, чтобы металлический материал стал текучим и заполнил промежутки для одного из составов, и может оказаться недостаточным для другого состава. Такая проблема может быть устранена с помощью способа с применением так называемой химической печи, посредством которого для процесса СВС приготавливается еще одна химическая система или порошковый состав, а дополнительное тепло поступает от среды, окружающей формованную таблетку. В настоящее время имеется возможность эффективно получать суперабразивные частицы с хорошей обрабатываемостью в различных матрицах композитов с улучшенной плотностью путем добавления частиц к формованной таблетке и использования процесса СВС в качестве источника тепла для того, чтобы заставить матрицу перейти в текучее состояние при том режиме давлениетемпература, при котором алмаз является метастабильным. Химическая система источника тепла может содержать матричные компоненты или расположенную рядом с ними матричную композицию, которая существенно свободна от выделения тепла. В обоих случаях матрица содержит некоторые компоненты, которые способны расплавляться или размягчаться под влиянием высокой температуры, обеспечиваемой в ходе процесса СВС. Расплавленные или размеченные материалы сжимаются для получения композитной подложки со структурой, обладающей повышенной плотностью. Сжимание начинается сразу же после завершения процесса СВС. Суперабразивные частицы могут находиться, по желанию, частично в или на поверхности или однородно во всем объеме получаемого композита. Для получения улучшенного удержания в матрице и соответствующего улучшения характеристик шлифования суперабразивные частицы может наноситься методом осаждения однослойное или многослойное покрытие металлического и/или керамического материала. В предлагаемом способе графитизация алмазного суперабразива и связанное с этим ухудшение свойств частиц или удержания их в матрице является минимальным и пренебрежимо малым, поскольку действие высокотемпературной реакции продолжается в течение очень короткого периода времени. Более того, при обычном способе изготовления абразивных инструментов, имеющих алмазные частицы, на алмазных частицах наблюдается питтинговая коррозия в тех случаях, когда эти частицы нагреваются и находятся в контакте с титаном или другим переходным металлическим компонентом в матрице, вследствие реакции углерода и металла. Такая коррозия алмазных частиц и связанное с этим ухудшение свойств частиц сведена к минимуму и подобных проблем там более не возникает, поскольку в течение очень малого отрезка времени, во время которого длится процесс образования карбида, небольшая масса углерода перемещается от алмаза к металлу. 9 42735 Более того, в предлагаемом способе графитизация алмазных частиц происходит незначительно даже в том случае, если они нагреваются и расположены рядом с такими металлами, обладающими значительной графитизацией, как Fe, Ni или Со, используемыми в качестве материалов подложки или заполнителя или других компонентов матрицы, поскольку процесс реакции продолжается в течение очень короткого периода времени, как это было сказано выше. Это, возможно, происходит вследствие малого времени нагревания алмаза, а также из-за образования на алмазе пленки ТіС, которая служит в качестве барьера для диффузии атомов углерода и металлов из группы железа. Максимальная достижимая температура в материалах во время протекания процесса СВС может быть оценена по температуре адиабатического сгорания при образовании соединения. В случае, если полученная в ходе такой оценки величина температуры будет намного превышать 2000°С, материал СВС следует разбавить нейтральными по отношению к процессу компонентами, с целью предотвратить переход суперабразивов в соответствующий полиморфизм низкого давления. На фиг. 1 показано изменение плотности по объему формованной таблетки в зависимости от пропорции компонента ТіАl, содержащегося в полученном композите ТіС/ТіАl в соответствии с предлагаемым способом. На фиг. 2 показана временная зависимость температуры образца и нагрузки пресса для случая, когда композитная прессовка содержит 20 мол.% алмазных частиц. На фиг. 3 показано поперечное сечение устройства пресс-формы, использованной в примерах. На фиг. 4 показано экспериментальное изменение температуры таблетки и нагрузки пресса, использованного в прим. 1, в зависимости от времени, начиная от воспламенения. Изобретатели определили, что хотя скорость реакции может в некоторой степени зависеть от величины температуры, когда суперабразив под действием интенсивного тепла трансформируется в полиморфизм низкого давления, в большей мере она зависит от продолжительности воздействия температуры. По наблюдениям изобретателей алмазные частицы в том случае, если они содержались в композиции СВС и нагревались до температуры порядка 2000°С или более в течение нескольких секунд для получения прессовки, показали только незначительное ухудшение механических свойств, несмотря на чувствительность, которая была даже выше, чем чувствительность нитрида бора в полиморфизме высокого давления. Однако, для гарантированного обеспечения таких эффектов при хорошей воспроизводимости необходимо применять такую формулу композиции, которая будет обеспечивать не чрезмерно высокий температурный режим, или же следует регулировать и максимально достижимое значение температуры в зоне реакции и продолжительность воздействия такой температуры путем подмешивания или разбавления композиции ней тральными ингредиентами. В частности, предпочтительная продолжительность составляет менее одной секунды при температуре порядка или выше 2000°С и менее пяти секунд при температурах в интервале между 2000°С и 1800°С. В предлагаемом способе исходные материалы размещаются в устройстве, где проходит реакция, заранее в виде таблеток. Синтерированное изделие в общем случае представляет собой твердое вещество и поэтому, особенно в том случае, когда композит содержит алмазные частицы на рабочей поверхности, важно формировать таблетку как можно ближе к ее окончательной форме с учетом возможной усадки во время процесса. В случае изготовления устройства для правки шлифовального круга таблетка должна формоваться в пресс-форме, имеющей окончательную форму, или наоборот, вначале цилиндрическая или призматическая таблетка формуется, обрабатывается до нужной формы, а затем уже подвергается воздействию процесса СВС. Более того, в ряде случаев на таблетку могут осаждаться суперабразивные частицы путем рассеивания или сцепления частиц на соответствующей поверхности в прессформе, заполняя структуру матрицы последующим прессованием ее в целом. Сформованная таблетка помещается в камеру сжатия, которая также снабжается воспламенителем (обычно это графитовый или металлический нагреватель). Для сжатия имеются различные стандартные механические системы, такие как прессование в формах, горячее прессование и горячее изостатическое прессование. Матрицы на основе нитрида могут изготавливаться с помощью использования системы, изолированной от воздуха, такой как пресс-форма, размещенная в герметической камере, в которой обеспечивается азотная атмосфера. Более того, изделия с более компактной структурой могут получаться путем выполнения этого процесса в вакууме и гарантированного устранения тем самым влияния газов, которые оказывают воздействие во время процесса. Восстановительная газовая среда водорода или газа СО эффективно предотвращает ухудшение свойств матрицы вследствие образования окислов. Таблетка помещается в систему сжатия и поджигается включением нагревателя при отсутствии или небольшом сжатии. Между таблеткой и нагревателем может предусматриваться наличие в качестве поджигающего материала горючей порошковой смеси. В том случае, если матричная композиция сама используется как основной источник тепла, то сжатие с целью обжимания композиции начинается сразу же после завершения сгорания, когда волна достигнет противоположного конца исходной точки и весь материал достаточно нагреется, и усилие сжатия сохраняется до тех пор, пока температура материала не снизится до 800°С. Временная задержка между нагревом и сжатием дается для того, чтобы обеспечить прохождение волны сгорания, которая достаточно медленно или даже затруднительно распространяется в плотной массе таблетки. В этом контексте предпочтительно, чтобы плотность таблетки исходной композиции перед воздействием процесса СВС 10 42735 составляла 75% или менее от теоретической плотности конечного продукта. Когда тепловой поток выделяется в процессе сгорания вещества, находящегося рядом с матричной композицией, последняя должна подвергнуться сжатию до плотности как можно более высокой для того, чтобы получить максимальную теплопроводность для вещества независимо от этих данных. Может использоваться система сжатия типа поршень в цилиндре, которая содержит прессформу, выполненную из обыкновенного или тугоплавкого металла или керамического материала, например, в которой размещается таблетка порошковой композиции и происходит процесс СВС. Такая простая технология доступна для коммерческого применения: таблетка размещается в системе сжатия типа поршень в цилиндре. Сразу же после завершения процесса сгорания давление прикладывается к таблетке с помощью поршня соосно при отсутствии среды, передающей давление в тугоплавкой или керамической пресс-форме, или наоборот, с помощью среды, передающей давление в твердой фазе, в виде формовочного песка или подобного ему, которым заполняется полость вокруг таблетки. Хотя таблетки могут сжиматься непосредственно в металлической пресс-форме, использование формовочного песка в качестве среды давления вокруг таблетки дает возможность применить систему псевдо-ГИП, которая позволяет создать почти изостатическое сжатие, что является удобным при получении твердых форм. Системы горячего прессования имеют то преимущество, что используемый нагреватель может применяться как дополнительный источник тепла, что позволяет получать матричные композиции с низким тепловым потоком. Оборудование для нагрева может также использоваться и для включения сгорания. ГИП может использоваться как альтернативный способ сжатия. Таблетка заворачивается в фольгу металла с высокой температурой плавления, который непосредственно нагревается тепловым потоком, выделенным в процессе СВС, который уже имел место. После завершения процесса сгорания вводится сжатый газ для однородного обжатия таблетки со всех сторон при давлении порядка 10-100 МПа, которое является достаточным, поскольку отсутствуют потери при передаче усилия давления. Таким образом, в общих чертах, сформованную подложку таблетки помещают в герметическую оболочку, из которой откачивается газ и она закрывается. Затем она подвергается воздействию процесса СВС в устройстве с тепловыделяющей композицией (или химической печкой). Необходимый нагреватель системы может использоваться дополнительно или как воспламенитель процесса сгорания. В предлагаемом композите суперабразивные частицы алмаза или кубического нитрида бора могут содержаться в керамической и/или металлической матрице и, в частности, в фазе расплавления или размягчения во время процесса. Они могут содержаться в или на поверхности по зоне, соответствующей рабочей поверхности, или однородно во всем объеме. Это может осуществляться путем добавления суперабразивных частиц на этапе составления порошка исходных материалов или путем распределения по поверхности частиц заранее по той зоне пресс-формы, которая соответствует рабочей поверхности, например, на этапе формования таблетки в окончательную форму. Подобная технология может использоваться при производстве абразивов или других износостойких материалов. При изготовлении таблеток с нанесенными на них методом осаждения суперабразивами между таблеткой и формовочным песком вставляется фольга или лист тугоплавкого металла или графита для того, чтобы не допустить загрязнения алмаза возможными примесями, поступающими из песка. Предпочтительно также, чтобы металлическое или керамическое вещество с хорошей теплопроводностью и большей теплоемкостью находилось в контакте с или не прямо, но рядом с суперабразивом так, чтобы часть выделяемого в процессе тепла отражалась и суперабразив мог бы быть хорошо защищен от повышения тепла и последующего, вследствие этого, перехода алмаза или кубического нитрида бора в фазу низкого давления. В предлагаемом композите матрица для удержания суперабразива, а также подложка могут состоять из карбида, нитрида, борида и/или сплава или интерметаллического соединения некоторых различных металлов, выбираемых как необходимые, к которым относятся титан и никель. Изобретатели обнаружили, что характеристики износостойких материалов или шлифовального и, в частности, режущего инструмента, можно сделать более надежными за счет улучшения способности удержания частиц в матрице путем предварительного нанесения на формер материала, который обладает способностью образовывать химические связи как с матрицей, так и с суперабразивом. Для предлагаемых содержащих суперабразивы композитов, получаемых с помощью СВС, имеются определенные составы матриц, которые не позволяет получить изделие с ожидаемыми свойствами из-за недостаточной способности удержания даже в том случае, если в суперабразиве имеется достаточно мало частиц, поврежденных теплом. Вероятной причиной является то, что подобная недостаточность удержания вызывается, главным образом, отсутствием необходимого количества узлов химических связей между матрицей и суперабразивом. В том случае, когда в матрице смешивается, например, порошок переходного металла, каждая частица не всегда полностью покрывается этим металлом. Более того, не представляется возможным, чтобы время нагрева, имеющее порядок нескольких секунд, как это описано выше, оказалось слишком малым для диффузии металла и покрытия им частиц. К имеющимся материалам, используемым для нанесения покрытий с целью улучшения удержания суперабразивов, относятся Si, Ті, Cr, Mo, W и другие металлы четвертой, пятой и шестой групп периодической таблицы, а также карбиды, нитриды и бориды переходных металлов. Последние могут наноситься путем осаждения, химического 11 42735 осаждения из газовой фазы (CVD) и другими обычными методами. Хотя металл при осаждении на суперабразив может преобразовываться, по крайней мере, частично в соединение и, таким образом, под воздействием высокой температуры, обеспечиваемой процессом СВС, между металлом и углеродом образуется плотная адгезия, предпочтительно, чтобы это соединение формировалось перед процессом СВС. Например, частицы алмаза могут вначале покрываться пленкой Ті путем осаждения из паровой фазы в вакууме, а затем нагреваются до 800°С в среде аргона или при высоком вакууме для создания слоя TiC. Полное преобразование пленки не является обязательным, но достаточно, чтобы ТіС формировался только в зоне, находящейся в контакте с суперабразивом. Частицы не должны нагреваться до высокой температуры для образования карбида в течение очень продолжительного интервала времени, поскольку они корродируют и при этом образуются вакансии и промежутки в частицах и, таким образом, уменьшается адгезия между покрытием и подложкой, как результат диффузии атомов углерода в металл на поверхности раздела. В результате тепловой обработки, проводимой в среде азота, на алмазной подложке может образовываться пленка TiN. С другой стороны, подложка нитрида бора в состоянии полиморфизма высокого давления может покрываться нитридом или боридом путем осаждения переходного металла, который затем нагревается. Для улучшения качества адгезии суперабразива с матрицей эффективным является нанесение металлического покрытия на основе Mo или W. В то время как покрытие и подложка плотно соединяются через промежуточный слой карбида, металлическое покрытие проявляет лучшую смачиваемость поверхности матрицы, чем подложка алмаза, поэтому эффективно предотвращается спекание частиц в фазе расплавления в матрице и в результате достигается структура однородного распределения суперабразива за счет перегруппировки частиц. Этот эффект более заметен при наличии небольших абразивных частиц. Мо и W могут использоваться как их взаимный сплав. Суперабразив может покрываться сплавом переходного металла. Если алмазные частицы покрываются сплавом на основе Ni или Со, содержащим Ті, Си или Аl, то образуется прочная адгезия за счет ТіС между алмазом и покрытием и за счет наличия металлического компонента в покрытии между частицами и матрицей. Вторичное покрытие металлическим материалом, содержащим Сu, осаждаемое поверх вышеописанного первого металлического покрытия, способствует улучшению адгезии к матрице, определяемому воздействием металла Сu или сплава. При этом также подавляется переход суперабразива подложки в состояние полиморфизма низкого давления с возможным эффективным ограничением местного повышения тепла в течение процесса СВС. Подобное вторичное металлическое покрытие обеспечивается различными стандартными способами: осаждение металла с помощью гальвано стегии, химическое покрытие металлом, осаждение из паровой фазы, или вначале осаждение соединения соответствующего металла с последующим восстановлением металла. Эти способы описаны в Naidich, Yu. В. et al "Адгезия алмаза и стекла и пайка алмаза" 1988, Наукова Думка. Адгезия между первым и вторым металлическими покрытиями обязательно должна быть полной, поскольку плотная адгезия обеспечивается за счет расплавленного металла, который образуется во время второго покрытия под воздействием тепла, обусловленного процессом СВС, и который проникает в промежутки. Однако, логично подвергать тепловой обработке абразивные частицы, добавленные к составу матрицы, и заранее формировать, таким образом, слой сплава первого и второго металлов покрытия на поверхности раздела с целью улучшить их адгезию. При такой обработке может получиться соединение между абразивной подложкой и первым металлическим покрытием, поэтому может достигаться плотная адгезия, основанная на химической связи на поверхности раздела между абразивной подложкой, первым и вторым металлическими покрытиями в едином цикле тепловой обработки. Известно, что графитизация алмаза облегчается при наличии кислорода, и становится более заметной при небольших размерах частиц. В этом смысле металлические покрытия гарантируют суперабразивные свойства путем эффективного блокирования развития графитизации и уменьшения возможной местной деградации частиц, связанной с повышением тепла при высоких температурах. В этом изобретении при изготовлении синтерированных прессовок с помощью процесса СВС возможно использование алмазных частиц с очень малыми размерами менее 5 мкм, в конечном счете для замены некоторых обычных изделий, получаемых с помощью процесса с применением сверхвысокого давления. Таким образом, в предлагаемом композите используются суперабразивные частицы, имеющие номинальный или средний размер порядка или больше 1 мкм и, предпочтительно, пять микрон или более. При размерах частиц менее 1 мкм могут получаться недостаточно износостойкие изделия, так как они являются слишком активными и слишком чувствительными к окружающей температуре и вследствие этого при нагреве в течение процесса СВС готовы переходить в более устойчивую фазу. Добавление к матрице водород содержащего соединения, такого как TiH2, является эффективным для предотвращения возможного ухудшения свойств частиц и адгезии к матрице вследствие окисления металла покрытия имеющимся кислородом. Существует, однако, ограничение в отношении такого добавления, поскольку эти соединения являются нейтральными к процессу СВС. Достаточное соотношение находится в пределах от 0,2 до 15% по массе и, предпочтительно, от 1 до 5% состава матрицы. Износостойкие материалы иногда могут удовлетворять требованиям, предъявляемым к уровню характеристик при однослойном размещении суперабразивных частиц на рабочей поверхности, поскольку обычно высокий уровень характеристик 12 42735 требуется только на поверхности, тогда как от остальной части изделия требуется простота машинной обработки с заданными допусками. Однако, подобное размещение абразива только на поверхности не обеспечивает достаточно высокий срок службы, что необходимо для шлифовального применения. Таким образом, для конструкции, имеющей умеренную толщину под рабочей поверхностью, хороший рабочий абразивный материал может быть получен за счет выполнения подложки на этом участке, состоящем из двух структур. Первая, находящаяся в контакте с рабочей поверхностью, является износостойкой, содержащей непокрытые или покрытые металлом суперабразивные частицы, и вторая, расположенная глубже от рабочей поверхности, состоящая из такого же состава, что и матрица, но без абразива, и служит для укрепления первой структуры. В предлагаемом способе излишнее повышение температуры в течение процесса СВС и возникающее вследствие этого ухудшение свойств частиц эффективно подавляется или блокируется путем подмешивания определенного стабилизирующего компонента к исходному материалу и разбавления горючих компонентов. Для этой же цели суперабразивные частицы, которые являются нейтральными к процессу СВС, служат в качестве эффективного разжижителя также, как и подобные стабильные продукты реакции карбидов, нитридов, боридов и окислов. В предлагаемом способе может гарантироваться хорошее удержание суперабразива в матрице и ее свойства одновременно с эффективным устранением возможного перегрева рабочей поверхности за счет такого распределения частиц, например, при котором суперабразив содержится в основном на поверхности и его количество постепенно уменьшается в направлении к подложке. Керамика из карбида титана и сплав ТіАl являются пригодными в качестве материала для каркасной структуры и заполнения промежутков соответственно, при применении предлагаемого композита в качестве композитов, содержащих алмаз. Алмазные частицы жестко соединяются с матрицей химическим путем или с помощью ТіС, который образуется на поверхностях частиц. При этом не только увеличивается срок службы, ограничиваемый выпаданием частиц, но частицы, кроме того, могут получать прочную адгезию с матрицей даже при небольшом проникновении в такой степени, что рабочая поверхность может почти полностью покрываться только одними алмазными частицами, или же может обеспечиваться достаточный зазор между смежными частицами для удаления размола или прохода охлаждающей жидкости для того, чтобы гарантировать хороший уровень характеристик. При использовании изобретения для изготовления деталей режущего или шлифовального инструмента, таких как лезвия и бруски для хонингования, к составу матрицы добавляется более хрупкий материал, чем основные компоненты. К таким компонентам относятся окись алюминия, магнезия и другие тугоплавкие соединения. Под нагрузкой они становятся хрупкими и выпадают, образуя при этом выемки от крошек, что, таким образом, приводит к ухудшению параметров шлифования при блокировке и нагрузке. В том случае, когда в качестве основного компонента для матрицы используется соединение Ti-B, вместо углерода, применение которого описано выше, применяется порошок бора. При этом снова на поверхности раздела матрицы и алмаза одновременно образуется ТіС, который является эффективным для увеличения адгезии абразивных частиц и матрицы, а также ТіВ2. Описанные выше металлические покрытия имеют толщину в интервале от 1 до 20% включительно от среднего размера покрытой частицы суперабразива. Слишком тонкое покрытие менее 1% дает достаточно хороший эффект, тогда как при относительной толщине покрытия более 20% от среднего размера частицы заметно проявляют свойства самого металла покрытия, что приводит к уменьшению способности удержания матрицы или механической прочности частицы в целом. Количество покрытых суперабразивных частиц в матрице существенно зависит как от того применения, в котором изделие используется, так и от температурного режима, при котором сама матрица формируется. При изготовлении шлифовальных инструментов, например, приемлемым считается содержание покрытых абразивных частиц от 5 до 20% по объему, поэтому необходимый для спекания прессовки температурный режим может достигаться при нормальном СВС при правильно выбранном составе матрицы. С другой стороны, для изготовления режущего инструмента необходимо содержание частиц более 40%. Тепловые требования могут гарантироваться путем осаждения суперабразивных частиц с таким содержанием только на том участке, который соответствует рабочей поверхности, выбирая состав остальной части матрицы с точки зрения СВС. В другом случае прессовка выполняется из двух различных таблеток, одна из которых содержит участок, соответствующий рабочей поверхности, и имеет более 40% по объему суперабразивных частиц, добавляемых к материалу матрицы, тогда как второй имеет только один материал матрицы. Возможное последующее растрескивание, которое является следствием различия тепловых расширений на поверхностях раздела между содержащей суперабразив и несодержащей суперабразив матрицами, может быть устранено введением между ними буферного слоя промежуточного состава таблетки, принимая при этом форму наклонного функционального материала. При желании она может быть многослойной с несколькими расположенными одна над другой таблетками с постепенно изменяющимся составом между рабочим телом и подложкой. В том случае, если состав матрицы содержит достаточно высокую концентрацию суперабразива и, таким образом, выделяет меньше тепла, чем это необходимо для осуществления процесса спекания, тепловые требования могут быть удовлетворены путем размещения рядом с матрицей химической печи, или же подбором такого состава, который бы работал как дополнительный источник тепла и был в состоянии восполнить нехватку тепла при реакции СВС. Обычно используемая химическая печь размещается непосредственно в 13 42735 соприкосновении с основным материалом таблетки и может содержать окислы алюминия и железа. Поскольку такой состав приводит к расплавлению железа, то более ценится система Ті-С в отношении тех изделий, для которых такое расплавление является неприемлемым. При этой системе отсутствуют заботы, связанные с расплавлением, так как твердые частицы ТіС быстро образуются и в дальнейшем продукты реакции служат в качестве твердотельной среды передачи давления, обеспечивая благоприятный режим псевдоизотропного давления при высоких значениях температур. Таким образом, предлагаемый способ, основанный на СВС, с использованием способа химической печки позволяет эффективно получать твердые материалы, которые содержат до 85% по объему суперабразивных частиц. Подобная химическая печь может также использоваться в качестве охлаждающего замедлителя для предотвращения возможного растрескивания, которое имеет место в синтерированных изделиях из-за тепловых ударов. Химические печи используются не только для восполнения нехватки тепла, как это было описано выше, но и как самостоятельный источник тепла в процессах формирования и спекания изделий. Составы матриц на основе WC, SiC или В4С, например, могут вызывать температуру, недостаточную для спекания, из-за слишком малого выделения тепла при СВС с соответствующими материалами, тогда как матрицы из карбида, нитрида, борида, силицида или других соединений, которые являются устойчивыми, и других веществ, которые вызывают плавление при используемых в данном процессе условиях, не выделяют такого интенсивного тепла, как это наблюдается при других процессах СВС. Для таких матриц таблетка формуется и размещается в синтерирующей пресс-форме, а состав, способный выдерживать СВС, располагается рядом вокруг нее как порошковая смесь или как добавка к формовочному песку, и затем поджигается существенно одновременно с таблеткой для того, чтобы восполнить нехватку тепла, необходимого для рассматриваемого процесса. Химическая печь может использоваться и как вторичный источник тепла на этапе охлаждения таблетки для того, чтобы не допустить быстрого охлаждения уже спеченной таблетки и связанного с этим растрескивания изделия. Для приготовления первого композиционного изделия в соответствии с настоящим изобретением вначале изготавливается порошковая смесь, которая содержит керамикообразующие материалы, такие как титан и углерод, а также алюминий или другой ингредиент для образования сплава с достаточно низкой температурой плавления, титан и углерод или титан и алюминий. Кроме того, она может содержать порошок суперабразива, при желании, такой как алмаз или кубический нитрид бора. Порошковая смесь формуется в пресс-форме в таблетку заданной геометрии, затем помещается в другую пресс-форму, обеспечивающую вокруг таблетки некоторое пространство, которое заполняется формовочным песком. Воспламенитель размещается в контакте с таблеткой на ее торце. Синтерирующая пресс-форма, загруженная так, как было описано выше, устанавливается в систему сжатия. Воспламенитель включается и инициирует сгорание таблетки при отсутствии давления или небольшом давлении. С небольшим интервалом времени (несколько секунд) после начала процесса пресс-форма подвергается сжатию и таблетка формуется в расплавленном или полурасплавленном состоянии. В предлагаемом способе уплотнение достигается по мере того как промежутки каркасной структуры заполняются металлической фазой. Таким образом, сжатие может и не применяться в том случае, если используемая композиция материала составлена так, что обеспечивает достаточный объем расплавленной фазы. Так, при изготовлении композита системы Ti-AI-C, например, система обычно выделяет при СВС количество тепла, достаточное для образования сплава ТіАІ, который имеет точку плавления при температуре 1460°С Таким образом, уплотнение происходит за счет того, что расплавленная фаза пропитывает металлом все изделие. Уровень уплотнения композиционного изделия зависит от соотношения металлической фазы, содержащейся в исходных материалах. На фиг. 1 показано изменение плотности объема изделия, теоретическое и экспериментальное, композита ТіС/ТіАІ, в зависимости от содержания ТіАІ. Компрессионная нагрузка на таблетку составляла 100 МПа. Как следует из фигуры, плотность объема изделия ближе к теоретической достигается при концентрации ТіАІ в интервале от 30 до 80 молекулярных %. Для запуска процесса СВС имеются различные обычные способы. Например, электрорезистивный нагреватель или другой источник тепла размещается в контакте с частью таблетки сформованной порошковой смеси в центре ее верхней части, в частности, обеспечение контакта с таблеткой по центральной верхней части порошковой смеси, которая затем воспламеняется для получения интенсивного тепла, которое приводит к воспламенению этой прессовки; или обеспечение подобного теплового источника непосредственно вокруг и включение процесса синтеза за счет выделения интенсивного теплового потока из этого окружения. Для системы, которая выделяет недостаточное количество теплового потока, в качестве вторичного источника тепла используется порошковая смесь с отдельным основным воспламенителем, что упрощает включение процесса сгорания, как это было описано выше. В предлагаемом способе создана структура, которая состоит из твердых частиц, образованных с помощью СВС и соединенных друг с другом. Создан также способ простого изготовления таких композиционных изделий из тугоплавких карбидов, нитридов или боридов, которые до сих пор было трудно получить с плотной структурой, путем заполнения внутренних пор и промежутков металлическим материалом. В предлагаемом способе при получении композита с матрицей на основе ТіС, например, только исходные материалы титан и углерод могут смешиваться с заполняющими материалами, которые выбираются из металлов: Аl, Si, Ті, V, Сr, Mn, Fe, Co, Ni, Сu и Zr, 14 42735 их сплавов и интерметаллических соединений, таких как Ti-AI, Ni-AI и Ti-Ni. В предлагаемом способе в применении к получению суперабразивного композита с матрицей на основе ТіС, например, алюминий или никель добавляются в качестве третьего ингредиента к титану и углероду и расплавляются, просачиваясь сквозь каркасную структуру, которая в основном состоит из карбида титана, образованного в результате реакции между титаном и углеродом. Расплавленный сплав Ti-AI или Ti-Ni (каждый в интерметаллическом соединении) пропитывает металлом и заполняет внутренние промежутки, создавая структуру с повышенной плотностью. В приведенном выше описании сплавы Ti-AI и Ti-Ni имеют точки плавления при температурах примерно 1460°С и 1330°С соответственно по сравнению с ТіС, который плавится при температуре 3070°С. Таким образом, расплавление подобного сплава может происходить, так как достигаемая во время процесса температура является достаточной для Ti-AI и Ti-Ni, если не ТіС, а уплотнение структуры выполняется за счет накопления или пропитывания металлом. В предлагаемом способе смешиваемый с этим материалом алюминиевый и никелевый порошок может оказаться эффективным для уплотнения с помощью сплава NiAl, который образуется на месте. Содержание подобных материалов, необходимых для заполнения (для уплотнения) составляет 5 или более объемных процентов по отношению к основным материалам в целом. К полезным наполнителям для матриц, выполненных на основе ТіС, среди других относятся такие: металлы Ті, Со, Ni и Сu, системы Ti-AI, Ni-Al и Ti-Ni. Ті, в частности, используется в порошке с превышением стехиометрии для углерода, используемого в системе материала. Усилие сжатия начинает подаваться на прессформу и расположенную в ней таблетку, находящуюся в расплавленном или полурасплавленном состоянии, в то время, когда температура всей таблетки достигает точки плавления находящегося внутри металла или интерметаллического соединения, образованного в ходе процесса СВС (обычно через несколько секунд или несколько десятых долей секунды после начала сгорания и через 0,1-10 секунд после его окончания). Максимальная величина давления сохраняется в течение 2-150 предпочтительно, 2-60 секунд и 2-30 секунд, в частности. В предлагаемом способе, как это было описано выше, химическая печь используется в тех случаях, когда конструкция таблетки слишком мала или состав композиции не обеспечивает величину температуры, достаточную для расплавления или размягчения соответствующих ингредиентов в составе матрицы, то есть, композиция, способная поддерживать СВС, размещается рядом с прессформой или примешивается в формовочный песок, имеющийся вокруг сформованной таблетки. Она используется как вторичный источник тепла и воспламеняется существенно одновременно с таблеткой; она может также использоваться для замедления охлаждения полученной таблетки с повышенной плотностью. Продукт сгорания со вместно с формовочным песком служит в качестве среды для передачи усилия сжатия. Благодаря предлагаемому способу использование в качестве внешнего источника тепла процесса СВС или химической печи упрощает изготовление различных композиционных материалов за счет устранения недостатков, свойственных другим способам, таким как: износостойкие композиты с диспергированным алмазом с матрицей на основе WC-Co, режущие пластины с алмазными частицами в матрице на основе кобальта или элементы токарного резца с частицами из кубического нитрида бора в матрице на основе Ti-Ni до сих пор изготавливались при воздействии сверхвысокого давления при использовании дорогостоящего оборудования или, наоборот, ценой некоторого ухудшения свойств частиц при метастабильном с термодинамической точки зрения условии для стабильных суперабразивных частиц высокого давления. Как было показано выше, один из аспектов настоящего изобретения основывается на использовании процесса СВС или химической печи, что позволяет получить максимально достижимые величины температуры достаточно высокими и поддерживать температуру в течение очень малого периода времени. При этом для изготовления алмазов, содержащих синтерированные композиты с суперабразивными частицами, обладающими малым износом, более предпочтительной по сравнению с обычными способами, основанными на электрическом нагреве, является порошковая металлургия. Кроме того, она оказывается приемлемой для изготовления материалов металлосварочных инструментов с более мелкими алмазными частицами, чем это было до сих пор, или же элементы инструмента с алмазными частицами обеспечивались в связке и одновременно соединялись с металлической подложкой. Оценка максимально достижимой температуры в материалах во время процесса СВС может быть выполнена по температуре адиабатического сгорания при образовании соответствующего изделия. Таким образом, в случае, если величина оцениваемой температуры превышает 2000°С, то для контроля температуры необходимо выполнять замеры, которые позволили бы уменьшить продолжительность протекания процесса и, следовательно, предотвратить возможный переход суперабразива в состояние полиморфизма низкого давления, с помощью разбавления исходных материалов веществом, нейтральным по отношению к этому процессу, включая и суперабразивные частицы или, предпочтительно, соединение системы изделия. Компоненты матрицы предлагаемого композита выбираются в чистом виде или в сочетании систем, основанных на соединениях карбидов, нитридов, боридов с металлами четвертой, пятой или шестой групп периодической таблицы, а также SiC, Si3N4, B4C, интерметаллические соединенияNi-AI, Ti-AI, Ni-AI-Ti и Ni-AI-Ti-Cu и их смеси в соответствии с конкретным использованием или задачами. В этих материалах карбид, нитрид и борид титана, в частности, благоприятны с точки зрения стоимости производства, как и интерметаллические соединения в Ni-AI и Ti-AI и их сочетаниях. 15 42735 При получении тугоплавких и компактных конструкций композита следует применять соединение, которое содержит две системы материалов: одна, которая формирует тугоплавкое вещество с помощью процесса СВС, и другая, образующая во время этого процесса расплавленную фазу. Компактная матрица может обеспечиваться на основе ТіС, который составляет каркасную структуру, и смешивается с Ti-AI, например, который заполняет внутренние промежутки. В добавление к вышеописанному составу система пропорции меди может улучшить теплопроводность и, таким образом, подавить нежелательный переход суперабразивного вещества в более стабильный полиморфизм. Для того, чтобы привести несколько примеров, предлагаются такие составы в процентах по массе для получения композиционных материалов с достаточно высокой твердостью: 60-90% Ті или Zr, 3-12% С или В, 2-18% А1, 1-5% TiH2, 1-7% Сu, 3-20% Ni или Со, и составы, подходящие для матриц с требованиями высокой износостойкости: 60-70% Ті или Zr, 3-12% С или В, 2-18% AI, 1-15% ТіН2, 5-25% Мо или W, 1-7% Сu, 3-20% Ni или Со. Кроме того, при необходимости рядом с таблеткой можно размещать материалы подложки в зоне сжатия. Например, окончание круглого стального стержня, который служит в качестве хвостовика сверла можно положить в прессформу, куда свободно помещается сформованная таблетка, а состав химической печи размещается рядом с формером. При этом образование композита и его соединение с подложкой осуществляется одновременно в единой операции. В предлагаемом способе физические свойства подложки из стали могут не столь существенно ухудшаться при выполнении процесса СВС, поскольку участвующий в процессе тепловой поток в случае, если он становится интенсивным, ограничивается во вполне ограниченной обрабатываемой зоне. На основе подобной концепции могут изготавливаться режущие пластины: дугообразные таблетки располагаются с промежутками на и вокруг круглого основания режущего полотна, помещаются совместно с составом химической печи, обладающим высокой скоростью сгорания, и при включении процесса СВС выполняется сжатие таблетки. Предлагаемый способ, основанный на процессе СВС, который выполняет цикл высокой температуры в течение всего нескольких секунд, (1) вызывает небольшое ухудшение физических свойств суперабразивных частиц; (2) оказывает малое воздействие на качество поверхности суперабразива и, вследствие этого, незначительно уменьшает адгезию к матрице, или (3) вызывает небольшое ухудшение физических свойств материала подложки при работе совместного спекания и соединения частиц к корпусу подложки; и (4) позволяет изготавливать матрицы различных составов по желанию; и, кроме того, металлическое покрытие на суперабразивных частицах; (5) увеличивает удержание абразивных частиц матрицей благодаря химической связи, которая обеспечивается между обоими материалами как промежуточный слой, образованный материалом покрытия, и (6) благодаря улучшенному механическому соединению, основанному на увеличенных размерах суперабразивных частиц с помощью металлического покрытия; (7) буфферирует тепловой удар на суперабразивных частицах; и (8) блокирует кислород, который появляется в контакте и ухудшает свойства суперабразивных частиц. При наличии этих эффектов предлагаемый способ позволяет спекать с помощью СВС тонкие суперабразивные частицы размером до 1 мкм, при этом не только достигаются механические свойства, сравнимые со свойствами имевшихся до сих пор материалов, которые получались только с помощью способа сверхвысокого давления, но, кроме того, с помощью этого способа можно получать изделия с существенно большими размерами или сплошной конструкции. Более того, для составов матрицы доступным оказывается широкий выбор материалов, поскольку металлические покрытия буферируют тепловые удары, так и воздействие на суперабразивные частицы, и поскольку становится осуществимым режим с температурой выше 2000°С при ограниченной продолжительности процесса. Пример 1 Порошки титана размером 22 мкм, графита размером 7 мкм и алюминия с номером сита 300 дозировались и хорошо перемешивались для приготовления исходного состава материала, с соотношением Ті:С:Аl, равным 73:11:16 по массе, что соответствует пропорции Ті/ТіАІ, равной 50/50 по объему. Затем смешанный порошок помещался в пресс-форму, с помощью которой формовалась круглая таблетка диаметром 16 мм и толщиной 4 мм, которая спекалась в устройстве, поперечное сечение которого показано на фиг. 3. Оборудование, обозначенное для ссылки как 1, содержало, в основном, пресс-форму 2 с внутренним диаметром 30 мм и глубиной 60 мм, и пуансон 3. Полость вокруг таблетки 4 заполнялась порошковой смесью 5 в соотношении 80Ті-20С по массе до толщины 1 мм, а остальное - формовочным песком 6. Графитовая лента 7 размещалась в качестве воспламенителя в контакте с порошком 5 над таблеткой 4. Устройство для спекания в сборе устанавливалось в осевой гидравлический пресс (не показан), а таблетка воспламенялась путем пропускания электрического тока через ленту, при этом пуансон находился вне сборки. Давление подавалось с помощью пресса сразу же по истечении пяти секунд от воспламенения и когда вся таблетка нагревалась в достаточной степени; после этого давление величиной около 100 МПа поддерживалось в течение 30 секунд. Термопара показала мгновенное значение температуры таблетки, равное 1700°С. Изделие демонстрировало металлический блеск и твердость по Виккерсу от 8 до 12 ГПа на полированной поверхности. Исследование поверхности под оптическим микроскопом показало отсутствие пор. Экспериментальные значения температуры и нагрузки пресса в этом примере представлены на 16 42735 фиг. 4 в зависимости от времени, начиная с момента воспламенения. Пример 2 Таблетка приготавливалась с использованием того же самого исходного состава материала, что и в примере 1, за исключением того, что в состав добавили 15% по объему синтетического алмазного порошка с номинальным (средним) размером частиц 100 мкм. Весь порошок был тщательно перемешан и помещен в пресс-форму для получения таблетки. При спекании использовалось оборудование и способ аналогичный описанному в примере 1. Полированная поверхность полученной таким способом таблетки была исследована с помощью оптического микроскопа и результаты этого исследования показали в общем равномерное распределение алмазных частиц по всей матрице и отсутствие следов графитизации на частицах. Вместо этого были замечены остатки связующего материала на частицах, что свидетельствует о том, что состав материала матрицы может адекватно удерживать алмазные частицы. Изделие таблетки было закреплено в оправке и использовалось для шлифования торцевых поверхностей керамического материала. Пример 3 Таблетка приготавливалась с использованием того же самого исходного состава материала, что и в примере 1, за исключением того, что на дно каждой формующей пресс-формы положили 300 мг синтетического алмазного порошка с номинальным (средним) размером частиц 100 мкм. При спекании устройство и порядок эксперимента были существенно такими же, как в предшествующем примере, для защиты алмаза над нижней частью таблетки (то есть со стороны алмаза) поставили чашу из тантала внутренним диаметром 16 мм и глубиной 2 мм (толщина стенки 50 мкм). Алюминиевый диск диаметром 16 мм и толщиной 10 мм разместили в контакте и точно под чашей для охлаждения. Полученная таблетка имела слой алмаза толщиной 1 мм с одной стороны. Исследования с помощью оптического микроскопа не обнаружили графитизацию на алмазных частицах, что свидетельствует о том, что они хорошо удерживались матрицей. Затем одна из синтерированных таблеток была подвергнута машинной обработке до заданных размеров и использовалась в качестве элемента режущего полотна, тогда как другие применялись как детектор и держатель образца в системе измерения толщины. Пример 4 В табл. 1-3 приведены составы изделий, полученных с помощью СВС, для некоторых исходных материалов матриц. Результаты, приведенные в таблице 1, относятся к получению композита с применением в качестве источника тепла процесса СВС материалов матрицы на открытом воздухе, в вакууме или в восстановительной среде, а в табл. 2 - в среде азота. Результаты, приведенные в табл. 3, получены с применением процесса СВС совместно с химической печью. Использовались следующие номинальные размеры частиц в порошке: 22 мкм для титана, 7 мкм для углерода, менее 20 мкм для аморфного бора, 0,3 мкм для окиси алюминия и с номером сита 325 все остальные, причем они смешивались в пропорции, кото рая изменялась в широких пределах. Поскольку характер изделий СВС широко изменялся, то в таблицах только перечисляются исходные материалы и продукты реакции в системе типов элементов и соединений при отсутствии коэффициентов. Поскольку данные в таблицах в основном относятся к системам, содержащим титан, то сходные результаты могут быть получены и с другими металлами, такими Zr, Hf, V, Nb, Та, Мо и W. Пример 5 В этом примере в качестве материала матрицы использовалась порошковая смесь Ti/Ni/C в соотношении 65:24:11 по массе; первая таблетка, изготовленная из вышеприведенного состава имела диаметр 98 мм и толщину 10 мм, а вторая таблетка была изготовлена с добавлением к вышеприведенному составу 50% по массе (размер частиц 30/40 мкм) алмазного порошка и имела диаметр 98 мм и толщину 2 мм. Во время выполнения процесса СВС использовалась система спекания, в состав которой входила пресс-форма с установленной соосно с ней втулкой из муллита с внутренним диаметром 100 мм и внешним диаметром 125 мм и пуансон, экранированный муллитовым диском диаметром 99 мм и толщиной 10 мм, вся эта система в целом устанавливалась на пресс двойного действия. Обе таблетки загружались в пресс-форму одна над другой, а нагреватель воспламенителя вставлялся в контакте с торцем таблетки матрицы без суперабразивных частиц. Давление 80 МПа прикладывалось к продукту сгорания через 12 секунд после воспламенения (и примерно через одну секунду, начиная от завершения сгорания) и поддерживалось в течение 40 секунд. Полученные изделия шлифовались с двух сторон и резались на заданную длину для использования в качестве лезвия деревообрабатывающего инструмента. Пример 6 Формировалась таблетка диаметром 80 мм и толщиной 10 мм, которая состояла из порошковой смеси Fe и Сr в соотношении 52:48 (по массе). Перед загрузкой материала таблетки слой частиц алмазного порошка с номером сита 200/230 наносился на нижнюю часть углубления пресс-формы равномерно с целью обеспечить осаждение алмаза на одну сторону таблетки. После этого она загружалась в синтерирующее устройство, представленное в примере 5, которое состояло из установленной соосно с пресс-формой муллитовой втулкой, и устанавливалось на пресс двойного действия. Эквимолярная порошковая смесь титана и углерода помещалась вокруг, над и под таблеткой толщиной 10 мм для теплоотвода. На изделие воздействовали давлением 150 МПа через 2 секунды после завершения сгорания, которое поддерживалось в течение 30 секунд. Полученное изделие использовалось в качестве притирочной доски для керамических материалов. Пример 7 Использовалась синтерирующая система, сходная с системой, применявшейся в примере 5, но содержащая пресс-форму с диаметром углубления 100 мм. Основание режущего полотна диаметром 75 мм и толщиной 1 мм, выполненное из нержавеющей стали сорта SUS, вводилось между круглыми стальными штабиками диаметром 65 мм 17 42735 и все вместе помещалось в центр углубления пресс-формы. Таблетки, выполненные из предварительно смешанного порошка WC:Co в соотношении 9 к 1 по массе с добавлением 15% алмазных частиц с номером сита 60/80, размещались вокруг таблетки, причем каждая из них имела ширину 5 мм и толщину 1 мм. Эквимолярная порошковая смесь титана и углерода засыпалась слоем 10 мм вокруг, над и под таблетками. Нагреватель располагался в контакте с порошковой смесью титан/углерод на одном конце, остальная часть углубления пресс-формы заполнялась формовочным песком. Нагреватель включался и воспламенял порошок; сжатие подавалось менее чем через 0,5 секунд после завершения сгорания, величина давления, оказываемого на порошок, составляла 100 МПа и удерживалась в течение 20 секунд. Полученное изделие содержало сегменты сплава карбида плюс алмаз, которые припаивались к круглому основанию по периферии и эффективно использовались как режущее полотно для резания керамических материалов. Пример 8 Конус из магнезии использовался как сердечник, вокруг которого засыпался состав из порошковой смеси Si3N4/Cr в соотношении 10 к 1 и 35% алмаза с номером сита 20/30. Все это вместе формовалось путем заливки на месте и обрабатывалось до вида цилиндрических образцов. Он размещался в тонкостенный контейнер из тантала, дегазировался и герметизировался. В качестве среды СВС заполнялась порошковая смесь алюминия и железа, с которой в непосредственный контакт вводился нагреватель. Все устройство устанавливалось в оборудование ГИП, которое дегазировалось, затем наполнялось аргоном давлением 1 атмосфера, после чего включался нагреватель. После сгорания вводился сжатый газ и давление величиной 30 МПа поддерживалось в течение 30 секунд. Полученное изделие отделялось от конуса магнезии и шлифовалось по внутренней поверхности, в результате чего получался наконечник для пескоструйного аппарата. В нижеприведенной таблице представлены обобщенные данные, относящиеся к покрытию алмаза и кубического нитрида бора, причем в этой таблице символ "D" означает алмаз. Пример 9 В качестве материала матрицы использовались порошки титана 22 мкм, графита 7 мкм и алюминия с номером сита 325. Они дозировались в пропорции Ti:C:AI как 73:11:13 и тщательно перемешивались для использования. Этот состав порошка смешивался с 2% по массе порошком TiH2 и затем с покрытыми абразивными (точно алмаз) частицами вида, указанного в строке 1 табл. 4, до объема 10% матрицы, и подвергался сжиманию под нагрузкой 10 МПа для образования цилиндрических таблеток диаметром 40 мм и толщиной 20 мм. Для спекания использовалось устройство, показанное на фиг. 3, но углубление пресс-формы имело внутренний диаметр 75 мм и глубину 65 мм. Вначале на дно пресс-формы наносился ровным слоем формовочный песок до глубины 15 мм, затем таблетка, после чего снова песок засыпался вокруг таблетки. Над таблеткой накладывался в соотношении 1 к 1 слой порошко вой смеси Ti/C толщиной около 5 мм, с которым вводился в контакт нагреватель 7 в виде графитовой ленты, и после этого все покрывалось слоем песка толщиной 8 мм. Пуансон оказывал на песок усилие сжатия. В контакте под таблеткой предусматривалось размещение термопары (не показана). Будучи собранным, все устройство устанавливалось на соосный гидравлический пресс; электрический ток, проходя по графитовой ленте, воспламенял таблетку без воздействия сжатия. После того, как в нижней части таблетки была достигнута температура 1900°С, с помощью пресса оказывалось давление примерно 100 МПа, которое удерживалось в течение 40 секунд. Запись процесса показала, что сжатие начиналось примерно через 0,5 секунды после завершения сгорания. Полученное изделие обладало металлическим блеском в матрице, которая была подвергнута анализу с помощью рентгеновской дифрактометрии на содержание ТіС и TiAI. Исследование с оптического микроскопа на полированной поверхности показало однородное распределение алмазных частиц в матрице с очевидным улучшением по сравнению с обычными способами, использующими непокрытые суперабразивные частицы, которые часто становятся причиной скоплений. Кроме того, на алмазных частицах не отмечалась графитизация. Пример 10 Использовалась матрица, состоящая из порошковой смеси 65Ti-10B-9Al-4Cu-10Ni-2ТіН2 по массе. Круглая таблетка диаметром 98 мм и толщиной 2 мм формовалась из смеси 30% по объему указанного порошка и 70% покрытого суперабразива, описанного в строке 2 табл. 4. Такой же материал матрицы использовался для формования другой таблетки диаметром 98 мм и толщиной 15 мм, но без суперабразивных частиц. Обе таблетки были поставлены друг на друга, причем таблетка, состоящая только из материала матрицы, была помещена над таблеткой, содержащей алмаз, и расположены в пресс-форме, облицованной муллитовой втулкой с внутренним диаметром 100 мм. Порошковая смесь из Ті/С в соотношении 1:1 накладывалась на таблетку до толщины 5 мм для поддержания огня и графитовая лента для воспламенения. Цикл от воспламенения до сжатия был таким же, как и в примере 1, но этап сжатия начинался примерно через 2 секунды после завершения сгорания. Полученное изделие срезалось до заданной формы, полировалось и использовалось в качестве элемента токарного инструмента. Пример 11 Использовалось показанное на фиг. 3 устройство, в состав которого входила пресс-форма с внутренним диаметром 100 мм. Создавалось основание режущего полотна диаметром 75 мм и толщиной 1 мм, изготовленное из нержавеющей стали SUS, с обоих сторон которого располагались круглые штабики стали диаметром 65 мм. Таблетки шириной 5 мм и толщиной 3 мм были выполнены из порошка, имеющего состав 60Ті10С-10АІ-3ТіН2-5W-5Cu-7Ni (по массе), смешанного с 20 объемными процентами алмазных частиц с нанесенным покрытием, которые описаны в стро 18 42735 ке 3 табл. 4, и располагались на периферии основания режущего полотна. Вокруг таблеток насыпалась эквимолярная порошковая смесь титана и углерода, используемая как материал химической печи. Нагреватель размещался в контакте с порошковой смесью, а остальная часть заполнялась формовочным песком. Давление подавалось примерно через одну секунду после завершения сгорания, величина давления составляла 100 МПа и поддерживалась в течение 30 секунд. Полученное изделие использовалось в качестве режущего полотна для резания керамических изделий. Пример 12 Порошок с составом 65Ті-23Со-12АІ (по массе) смешивался с 15 объемными процентами абразива с нанесенным покрытием, состав которого приведен в строке 4 табл. 4, и формовался в круглую таблетку диаметром 40 мм и толщиной 12 мм, которая помещалась в пресс-форму, как это было описано в примере 9. Эквимолярная порошковая смесь Ti:C укладывалась на таблетку слоем, толщиной около 5 мм, для создания дорожки огня; устанавливался нагреватель для воспламенения упомянутой смеси, а остальная часть объема пресс-формы заполнялась формовочным песком. Вся пресс-форма загружалась в герметичный контейнер, который откачивался и заполнялся азотом, а таблетка воспламенялась. Сжатие подавалось сразу же после того, как установленная в нижней части таблетки термопара показала температуру 2000°С, и на таблетку в течение 20 секунд подавалось давление 100 МПа. Исследование полученного композита показало плотное удержание алмазных частиц, рассыпанных на матрице из TiN, TiAl и TiCo. Выполненная на полированной секции изделия оптическая микроскопия показала хорошую адгезию абразивных частиц к матрице без заметных зазоров между ними. Алмаз сохранил свою первоначальную чистоту и было отмечено отсутствие графитизации. Изделие обрабатывалось в соответствии с назначением и использовалось как наконечник инструмента для заточки. Пример 13 В качестве материала матрицы использовался порошок с составом 70Ni-30AI (в процентах по массе) размером частиц 20 мкм. Он смешивался с 40 объемными процентами алмаза с нанесенным покрытием, состав которого приведен в строке 5 табл. 4, и формовался в круглую таблетку диаметром 50 мм и толщиной 5 мм. Другая таблетка диаметром 50 мм и толщиной 25 мм формовалась подобным образом, но в ее состав порошка не включались абразивные частицы. Цикл спекания проходил в вакууме и устройство прессформы и порядок выполнения работы при загрузке и спекании был таким же, как и в примере 12. Полученный композит обладал структурой матрицы с Ni-AI интерметаллическим соединением, с осаждением алмазных частиц на поверхности глубиной около 3 мм; изделие использовалось как элемент токарного инструмента. Пример 14 В качестве материала матрицы использовался порошок с составом 60Ti-20B-20Ni (в % по массе). Этот состав смешивался с 20 объемными процентами алмаза с нанесенным покрытием, см. строку 6 в табл. 4, и формовался в круглую таблетку диаметром 50 мм и толщиной 25 мм. При спекании снова использовалась такая же прессформа, что и в примере 9; порошковая смесь титана и углерода укладывалась на таблетку для обеспечения воспламенения, после чего остальная часть пресс-формы заполнялась формовочным песком. Полученное изделие имело матричную структуру, содержащую TiB, TiB2 и TiNi с рассеянными и внедренными в ней алмазными частицами. Не было замечено промежутков между фазой матрицы и абразивными частицами или графитизации на поверхности алмазных частиц. Пример 15 Использовался материал матрицы такой же, как и в примере 9. Абразивные частицы с нанесенным покрытием соответствовали данным, приведенным в строке 7 табл. 4 и наносились путем рассеивания равномерной толщиной на дно формующей пресс-формы и наносились ровным слоем поверх порошкового состава и все это вместе формовалось в таблетку диаметром 50 мм и толщиной 15 мм. Устройство пресс-формы для спекания было таким же, как в примере 9, но предварительно на дно пресс-формы была выложена танталовая лента толщиной 0,1 мм, а таблетка размещалась так, чтобы ее алмазная сторона контактировала с этой лентой. Между танталовой лентой и пресс-формой вставлялась термопара. Образец прессовался давлением 80 МПа в тот момент, когда температура достигла 1700°С. Полученное изделие использовалось в качестве элемента инструмента для обработки древесины. Пример 16 Как и в примере 9, в качестве материала матрицы использовался порошковый состав из титана, графита и алюминия при соотношении Ti:C:AI, равным по массе 73:11:13. Затем выделялась смесь указанного порошка в соотношении 50 на 50 по объему и частиц кубического нитрида бора с нанесенным покрытием, приведенным в строке 8 табл. 4, и формовалась круглая таблетка диаметром 30 мм и толщиной 15 мм. Используемое устройство пресс-формы было таким же, как и в примере 9. Таблетка загружалась и пространство вокруг нее заполнялось порошковой смесью Ті/С в пропорции 1 к 1 до толщины 10 мм, которая использовалась в качестве химической печи. Когда температура под таблеткой достигала 2000°С, образец прессовался с помощью давления 100 МПа, которое поддерживалось в течение 30 секунд. Полученное изделие обрабатывалось и использовалось, как элемент инструмента для токарной обработки стали. Отмечалась его пригодность для промышленности. Предлагаемый композиционный материал используется как износостойкий материал в различных применениях, а также как элемент абразивного инструмента. 19 42735 Таблица 1 Исходные материалы Ti+C Ті + С + Аl Ті + С + Fe Ti + C + Ni Ті + С + Co Ті + С + Si Ті + С + Сu Ті + С + Аl + Со Ті + С + Fe + Co Ті + С + Ni + Аl Ті + С + Fe + Аl Si + С Si + С + Ті Si + С + Ni Si + С + Co Si + С + Fe Si + С + Сu Si + С + Аl Ti + B Ті + В + Fe Ті + В + Ni Ті + В + Co Ті + В + Si Ті + В + Сu Ті + В + Аl Ti + Si Ті + Si + Сu Ті + Si + Ni Al + NiO + АІ2O3 Аl + CoO + АІ2O3 Полученные изделия TiC - Ті - Аl TiC - TiAl TiC - TiFe - Fe TiC - TiNi - Ni TiC - TiCo - Co TiC - SiC - TiSi - Si TiC - TiCu - Cu TiC - TiAl - TiCo - AICo TiC - TiFe - TiCo - FeCo TiC - TiAl - TiNi - NiAl TiC - TiAl - TiFe - FeAl SiC - Si SiC - Ті SiC - NiSi - Ni SiC - CoSi - Co SiC - FeSi - Fe SiC - CuSi - Cu SiC - AISi - Аl TiB - Ті TiB - TiFe - Fe TiB - TiNi - Ni TiB - TiCo - Co TiB - TiSi - Si TiB - TiCu - Cu TiB - TiAl - Аl TiSi - Si TiSi - TiCu - SiCu TiSi - TiNi - NiSi АІ2O3 - NiAl Al2O3 - CoAl Таблица 2 Исходные материалы Ті Ti + Al Ti + Ni Ti + Co Ti + Al + Ni Ti + Si Ті + Al + С Ті + Ni + С Ті + Al + Ni + С Al + Ni Полученные изделия TiN - Ті TiN - AlN - TiAl - Al TiN - TiNi - Ni TiN - TiCo - Co TiN - AlN - TiAl - TiNi - NiAl TiN – Sі3С4 - TiSi - Si TiC - TiN - AlN - TiAl - Al TiC - TiN – TiNi - Ni TiC - TiN - AlN - TiAl - TiNi - NiAl AlN - NiAl Таблица 3 Исходные материалы TiC+Ni TiC+Ni-Mo Используются различные металлы, сплавы и интерметалпические соединения иные, чем вышеуказанные TiN + Ni TiB + Сu + Ni WC + Co SiC + MnSi MoSi2 + NiSi Co NiAl В + С + Ni Полученные изделия TiC -Ni TiC -Ni - Mo TiN - Ni TiB - Cu - Ni WC-Co SiC - MnSi MoSi2 - NiSi Co NiAl B4C - Ni 20 42735 Таблица 4 №№ опыта Тип абразива Размер, мкм 1 2 3 4 5 6 7 8 D D D D D D D cBN 30/40 30/40 120/150 120/150 6/8 40/60 40/60 80/100 Первое покрытие Толщина материала, мкм Ті 0,5 Ті 0,5 Мо 2,0 Мо 2,0 W 0,2 [1] 1.0 [2] 5,0 Мо 2,0 Примечание: [1] 60 Мо-40 W (% по массе) [2] 3 Ti-5 Cu-10 Al-82 Ni (% пo массе) Фиг. 1 21 Второе покрытие Толщина материала, мкм Аl 0,5 Сu 1,0 Си 0,5 42735 Фиг. 2 Фиг. 3 22 42735 Фиг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 23