Спосіб одержання виробів з композиційного матеріалу на основі алмазу

1. Спосіб виготовлення виробів з композиційного матеріалу на основі алмазу, який включає формування алмазної маси та просочуючого шару із суміші, що містить C2 2 (19) 1 3 алмазної маси та просочуючого шару, що містить принаймні кремній в кількості, достатній для просочування алмазної маси та графіт, нагрівання цієї системи у тиглі комірки високого тиску при високому тиску до температури, достатньої для плавлення кремнію, і витримку при цій температурі, просочуючий шар може містити нанопорошок алмазу і/або нанопорошок карбіду кремнію та порошки тугоплавких металів, при цьому нагрівання здійснюється за рахунок пропускання струму тиглем, у гнізда якого засипають алмазну масу, при цьому струм проходить через просочуючий диск та безпосередньо через тигель. Недоліком описаного способу є неможливість виготовлення складнопрофільного виробу, а також викришування кромок виробу по усьому профілю, пов'язане з недостатнім просочуванням. В основу винаходу покладено завдання такого вдосконалення способу виготовлення виробів з композиційного матеріалу на основі алмазу, при якому забезпечується повне та рівномірне просочування алмазної маси, що дає можливість виготовлення виробів зі складною профільною робочою частиною виробу. Означене завдання вирішується тим, що у способі одержання виробів з композиційного матеріалу на основі алмазу, який включає формування просочуючого шару із суміші, що містить принаймні кремній в кількості, достатній для просочування алмазної маси та графіт, нагрівання цієї системи здійснюють у комірці високого тиску при високому тиску до температури, достатньої для плавлення кремнію і витримку при цій температурі, згідно винаходу при формуванні просочуючого шару отримують формовку, форма якої відповідає профільній робочій частині виробу, який необхідно виготовити, потім на профільну поверхню формовки просочуючого шару насипають алмазну масу, а нагрівання цієї системи здійснюють у нагрівачі комірки високого тиску, оптимальним при цьому є, коли формування просочуючого шару здійснюють із суміші, яка містить 35-45мас.% графіту від кількості кремнію та порошку тугоплавких металів; перед нагріванням на алмазній масі, яка насипана на профільній робочій частині виробу, розміщують шар або пластину із тугоплавких металів і/або їх сплавів. зв'язок Причинено наслідковий між сукупністю ознак, що з'являється, і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Завдяки тому, що при формуванні просочуючого шару отримують формовку, форма якої відповідає профільній робочій частині виробу, який необхідно виготовити, а потім на профільну поверхню формовки просочуючого шару насипають алмазну масу і здійснюють нагрівання цієї системи у нагрівачі комірки високого тиску забезпечується можливість виготовлення складнопрофільного виробу. Алмазна маса, яку засипають на профільну поверхню формовки просочуючого шару, є діелектриком, що робить неможливим проходження струму, і, як наслідок, проведення процесу нагрівання. Тому для 82629 4 одержання виробів з композиційного матеріалу на основі алмазу нагрівання здійснюють у нагрівачі комірки високого тиску, що дозволяє провести процес нагрівання. Формування просочуючого шару здійснюють із суміші, яка містить 35-45мас.% графіту від кількості кремнію та порошку тугоплавких металів. Саме означена кількість графіту дозволяє покращити процес пресування та виключає можливість викришування виготовленої формовки та виникнення порожнин при пресуванні, що пов'язане з рівномірним просочуванням алмазної маси. Розміщення на алмазній масі шару або пластини з тугоплавких металів і/або їх сплавів, наприклад з молібдену (Мо) зі сторони, протилежної профільній частині виробу, приводить до подальшого збільшення міцності та однорідності матеріалу. Це відбувається за рахунок того, що матеріал шару або пластини з тугоплавких металів і/або їх сплавів покращує рівномірне просочування сторони, протилежної профільній робочій частині виробу. Покращення відбувається за рахунок того, що через матеріал шару або пластини з тугоплавких металів і/або їх сплавів розплавлений кремній просочується в межзеренних пустотах і рівномірно розтікається, утворюючи в умовах високих температур за рахунок вуглецю, який є в порах виробу, карбід кремнію SiC. Це сприяє отриманню надійного зв'язку між основою виробу з композиційного матеріалу, яка протилежна профільній робочій частині виробу та пластиною із тугоплавких металів і/або їх сплавів, за рахунок чого спрощуються умови подальшого надійного закріплення виробу у корпусі інструменту. Подальше закріплення у корпусі інструменту може здійснюватись методом зварювання тертям. Спосіб проілюстровано кресленнями, де на Фіг.1 представлено схему реалізації способу при виготовленні інструменту для зварювання тертям алюмінію та інших матеріалів з композиційного матеріалу на основі алмазу; на Фіг.2 - схему реалізації способу при виготовленні струмоформуючого сопла або насадки для газота рідкоабразивного різання та обробки різноманітних матеріалів (металів, кераміки, гірничих порід та ін.) з композиційного матеріалу на основі алмазу; на Фіг.3 - схему реалізації способу при виготовленні алмазної ступки для роздрібнення, розтирання та змішування надтвердих матеріалів з алмазу, кубічного нітриду бора, карбіду бора та ін. На кресленнях позначено формовку - А, виріб - В, пластину з тугоплавких металів і/або їх сплавів - С. Приклад конкретної реалізації пропонованого способу. Для виготовлення виробів з композиційного матеріалу на основі алмазу готували суміш для формування просочуючого шару, який містить 40мас.% кремнію з розміром частинок менше 100мкм, 40мас.% лускоподібного графіту, 20мас.% алмазної маси - нанопорошку з розміром частинок 0,002-0,01мкм. В даному випадку вибрана така кількість лускоподібного графіту в суміші, при якій досягається оптимізація процесу, уникнення при пресуванні у сталевій пресформі профіля виробу 5 82629 окремо розташованих порожнин, розшарувань, часткового викришення. Суміш засипали в кульовий млин і проводили змішування протягом 30 хвилин. Після цього здійснювали формування просочуючого шару в пресформі, при цьому отримували формовку А, форма якої відповідає профільній робочій частині виробу В, що зображено на Фіг.1, 2, 3. Нагрівання цієї системи виконували в апараті високого тиску типу тороїд протягом 90с при тиску 8ГПа, температурі 1400°С, при цьому розміщували формовку А у нагрівачі комірки високого тиску (на кресленнях не Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 показаний) і на профільну поверхню формовки А просочуючого шару насипали алмазну масу, на якій розміщували шар С із тугоплавкого металу молібдену. Суміш може містити також порошок титану (Ті) і/або порошок алюмінію (Аl). Після спікання була проведена хімічна обробка спечених виробів для очищення їхньої поверхні від залишків графіту. При візуальному огляді та під мікроскопом на профільній поверхні виробу не було виявлено окремих ділянок викришення, тріщин, непросочених ділянок. Підписне 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