Спосіб виготовлення композиційного надтвердого матеріалу на основі алмазу

1. Спосіб виготовлення композиційного надтвердого матеріалу на основі алмазу, що передбачає армування вихідних компонентів вуглецевим зв'язуючим, який відрізняється тим, що як C2 2 (19) 1 3 57472 матриці з глобулярного, нитєвидного і турбостратного вуглецю, має високу межу міцності при низький густині. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі виготовлення композиційного надтвердого матеріалу на основі алмазу, що передбачає армування вихідних матеріалів вуглецевим зв’язуючим, згідно винаходу, як вихідні компоненти беруть суміш алмазів розміром 1000-8000нм, карбіду кремнію розміром 5000-20000нм, кремнію розміром 500-2000нм, а армування вихідних компонентів вуглецевим зв'язуючим здійснюють шляхом зрошування їх піровуглоцевою матрицею, яка складається з глобулярного, нитєвидного і турбостратного вуглецю, при наступному співвідношенні згаданих компонентів /мас.%/ алмаз 35...75 карбід кремнію 15...55 кремній 1...6 матриця 4...9 Як алмаз беруть ультрадисперсний алмаз вибухового синтезу 2...1000нм з питомою поверхнею 150...300м і/або алмаз статичного синтезу і/або природний алмаз. Армування вихідних компонентів здійснюють 0 при температурі 800-1400 С і витрачанні метану -5 -5 3 2,5  10 ...3,1  10 м /сек. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Виготовлення композиційного надтвердого матеріалу на основі алмазу з високою межею міцності при низькій густині досягається за рахунок того, що армування вихідних компонентів вуглецевим зв'язуючим здійснюють шляхом зрощування нитєвидним і глобулярним вуглецем, який має унікальні властивості, високу, близьку до теоретичної, міцність, модуль пружності, наприклад міц 4 ність на розрив нитєвидного кристалу вуглецю для 3 2 діаметра 2,0мкм, становить 10 кП/мм , а глобуля2 2 рний вуглець має міцність до 10 кП/мг . Нитєвидні кристали інколи називають матеріалом майбутнього. Унікальні властивості матеріалу по високій межі міцності при пониженій густині досягаються за рахунок розмірів і співвідношення вихідних компонентів, зв'язаних міцною вуглецевою матрицею. Отриманий таким чином композиційний надтвердий матеріал має високу межу міцності при низькій густині. Приклади конкретної реалізації способу виготовлення композиційного надтвердого матеріалу на основі алмазу. Приклад 1. Готують вихідні порошки відповідно розміром і кількістю алмазних - 4500нм 55%, карбіду кремнію - 12500нм 35%, кремнію -1250нм 3,5%. Армування вихідних компонентів здійснюють вуглецевим зв'язуючим, шляхом їх зрощення піровуглецевою матрицею, яка складається з глобулярного і нитєвидного турбостратного вуглецю і складає - 6,5% при 0 температурі 1100 С і витрачанні газу метану -5 3 2,8  10 м /с. Розмір порошку вибухового синтезу брали розміром 501нм з питомою поверхнею 2 225м /г. Отриманий композиційний матеріал мав 3 межу міцності 0,7ГПа, а густину 2,4г/см . Як алмаз можливо використання як природного, так і статичного синтезу. Спосіб виготовлення композиційного надтвердого матеріалу було здійснено при граничних /приклади 2-3/ і при виході за границі /приклади 425/, а також за прототипом /приклад 26-27/. Дані зведено в таблицю /додається/. Як видно з таблиці, межа міцності композиційного надтвердого матеріалу зростає на 15 % при одночасному зниженні густини на 32%, що приводить до вигіднішого використання матеріалу як конструкційного, так і в крупнозернистих шліфпорошках. Таблиця Розмір № алмазОб’єкт випробу№ ного вань пп. порошку, нм 1 Пропонований спосіб 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 3 4500 1000 8000 900 8500 4500 4600 4500 47 4550 4500 4550 4500 4500 4550 4600 4500 4550 Розмір пороКількість Розмір шку алмазкремкарбіного нію, ду порошку, нм крем% нію, нм 4 12500 20000 5000 12000 1250 4700 21000 1250 1200 1250 12500 12000 12500 12000 12500 12500 12500 125000 5 1250 500 2000 1300 1250 1260 1250 450 2700 1280 1270 1200 1200 1250 1250 1200 1200 1250 6 55 75 35 56 55 57 55 56 55 25 85 55 56 57 55 56 55 56 Кількість порошку карбіду кремнію, % 7 35 15 55 33 35 34 36 33 35 35 35 10 65 35 35 35 35 37 Кількість кремнію, % 8 3,5 5 1 3,4 3,5 3,6 3,3 3,2 3,5 3,6 3,5 3,5 3,6 0,7 7 3,5 3,6 3,5 Питома Межа Розмір Кільповерхня міцпорошку Темперакість порошку Витрачен- ності Гусвибухотура матвибухоня метану, нати- тина, вого армуванриці, вого м3/с снен- г/см3 синтезу, ня, 0С % синтезу, ня, нм Примітм2/г ГПа ки 9 10 11 12 13 14 15 16 -5 6,5 501 225 1100 2,8  10 0,7 2,4 4 1000 150 1400 2,5  10-5 0,69 2,5 9 2 300 800 3,1  10-5 0,68 2,6 6,3 500 230 1000 2,9  10-5 0,57 2,8 6,5 501 225 1100 2,8  10-5 0,58 2,9 Недо6,4 502 220 1110 2,7  10-5 0,56 2,8 статня 6,5 500 225 1100 2,8  10-5 0,55 2,9 межа 6,6 505 220 1150 2,7  10-5 0,54 2,8 6,3 504 225 1100 2,8  10-5 0,55 2,9 міцності 7,0 525 220 1100 2,7  10-5 0,53 2,8 при 6,6 504 225 1100 2,8  10-5 0,54 2,8 -5 6,5 500 225 1100 2,7  10 0,55 2,7 стис6,4 501 220 1110 2,8  10-5 0,56 2,8 ненні 6,5 500 230 1120 2,7  10-5 0,54 2,9 6,4 502 225 1100 2,8  10-50,55 2,8 3,5 500 225 1110 2,7  10-5 0,54 2,7 9,5 501 225 1100 2,8  10-5 0,55 2,8 6,5 1,5 220 1100 2,7  10-5 0,54 2,8 5 57472 6 Продовження таблиці 1 Прототип 2 19 20 21 22 23 24 25 26 27 3 4550 4550 4500 4550 4550 4500 4550 1000 500 4 125000 124000 125000 12500 12000 12500 12500 Комп’ютерна верстка О. Чепелев 5 1250 1300 1250 1200 1250 1250 1250 6 55 55 56 55 56 55 55 100 100 7 35 35 35 37 35 36 35 8 3,5 3,5 3,4 3,6 3,4 3,5 3,5 9 6,4 6,5 6,5 6,4 6,5 6,5 6,5 3,0 1,0 10 1110 500 501 502 501 502 501 3000 2000 Підписне 11 225 100 350 225 220 255 225 10 15 12 1110 1100 1100 700 1450 1100 1100 1500 1400 13 2,8  10-5 -5 2,7  10 -5 2,8  10 -5 2,8  10 2,7  10-5 -5 2,4  10 -5 2,9  10 -5 2,0  10 1,0  10-5 14 0,56 0,53 0,52 0,53 0,52 0,53 0,55 0,60 0,59 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 15 2,9 2,9 2,8 2,9 2,8 2,9 2,8 3,5 3,4 16