Спосіб одержання композиційних матеріалів

Спосіб одержання композиційних матеріалів, що включає формування потоку мікрочастинок у кумулятивній порожнині, співударяння потоку з поверхнею металевої заготовки й надглибоке проникнення частинок у матеріал заготовки, який відрізняється тим, що поверхня мікрочастинок надтвердого матеріалу, наприклад алмазу, покрита шаром легуючи х елементів масою 200-500% від маси надтвердого матеріалу. (19) (21) 20040907832 (22) 27.09.2004 (24) 25.01.2008 (72) СОБОЛЄВ ВАЛЕРІЙ ВІКТОРОВИЧ, U A, ПАШКОВА ВАЛЕНТИНА ЛЕОНІДІВН А, U A, БУНЧУК ЮРІЙ ПАВЛОВИЧ, UA, ГУБЕНКО СВІТЛАН А ІВАНІВНА, U A, УШЕРЕНКО СЕРГІЙ МИРОНОВИЧ, U A (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA, ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО "КОНСТРУКТОРСЬКЕ БЮРО "ПІВДЕННЕ" ІМЕНІ М. К. ЯНГЕЛЯ", UA, Н АЦІОНАЛЬН А МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ, U A 3 81622 твердий сплав стає не ефективним: на один різець типу РКС-1 із ріжучою вставкою ВК8 циліндричної форми видобувають у середньому 21 т породи, легованої сталі Р6М5 відповідно 48 т без урахування заточування інструменту. Крім цього збільшується ймовірність вибуху газу за рахунок швидкого підвищення температури безпосередньо у зоні різання породи. Недоліком способу одержання композиційних матеріалів є те, що за вибуху газу за рахунок швидкого підвищення температури безпосередньо у зоні різання породи. Недоліком способу одержання композиційних матеріалів є те, що за найкращими показниками середня інтенсивність зносу інструментальної сталі Р6М5, легованої диборідом титану, складає 850 мм/км (для порівняння: нелегована сталь Р6М5 має інтенсивність зносу 1580мм/км), а її пожежобезпечність за даними Державного Макіївського науково-дослідного інституту перевищує майже в 35 разів інструмент зі стандартним твердим сплавом ВК8. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу одержання композиційних матеріалів шляхом введення надтвердих мікрочастинок і формування нової структури, насиченої легуючими елементами, що дозволяє підвищити інтенсивність зносу й водночас пожежобезпечність ріжучого інструменту. Поставлена задача вирішується тим, що мікрочастинки представляють собою надтвердий матеріал, при цьому поверхня надтвердих частинок вкрита шаром легуючих елементів, маса яких складає 200-500% від маси надтвердих частинок. В якості надтвердого матеріалу вибирають алмаз, а шар легуючих елементів на його поверхню наносять із диборіду титану. Приклади реалізації способу. Приклад 1. Відбирають синтетичні алмази, наприклад, марки АС6 (або інших марок), розміри яких складають від 10 до 50мкм. Диборід титану наносять на поверхню алмазних часток з використанням технології, приведеної у роботі [Патент України №30160 А, МПК6 С23С18/28, 18/32. Спосіб хімічного осадження металу на алмазні зерна та електроліт для його здійснення / В.Л. Фурсова, В.В. Соболєв, А.Д. Шарабура. - №98010059; Заявл. 4.03.1998; Надрук. 29.12.1999 р. Бюл. №8; 15.11.2000 р. Бюл. №6-П]. Маса покриття диборіду титану у середньому відносно маси алмазу складає близько 210%. На Фіг.1 показана фотографія 4 алмазного порошку з покриттям диборіду титану. На Фіг.2 приведена схема експериментального пристрою для реалізації способу. Алмазними частинками 1 заповнюють кумулятивну порожнину 2, що розміщується у заряді вибухової речовини (ВР) 3, при цьому нижню основу заряду ВР закривають металевою пластиною 4. Встановлюють заряд ВР над металевою заготовкою 5, виконаної із сталі Р6М5, таким чином, щоб між верхньою основою заготовки 5 і нижньою основою заряду ВР 3 був витриманий прозір. На верхній основі заряду ВР 3 закріплюють детонатор 6. При підриванні детонатора 6 у заряді ВР 3 виникає детонаційна хвиля, фронт якої наближується до кумулятивної порожнини 2, заповненої алмазними частками 1. Після стискування алмазних часток у к умулятивній порожнині у бік верхньої основи заготовки 5 переміщується сформований струмінь з дискретних часток. Величину прозіру вибирають такою, щоб струмінь перед співударенням з верхнею основою заготовки мав середню швидкість 500...700м/с, а максимальну - не більше 3000м/с. В усі х випадках в результаті зіткнення з поверхнею заготовки 10-15% частинок від їх загальної кількості проникає у структур у заготовки. В залежності від вихідних розмірів частинки й маси покриття глибина проникнення буде різною: доти доки на поверхні частинки буде існувати покриття вона буде рухатися; якщо матеріал покриття закінчується, то й припиняється рух частинки (за даними експериментів ленгування чистими алмазами здійснити неможливо). В структурі при цьому формуються канальні зони з легуючою складовою, Фіг.3, а також залишаються частинки алмазу у кінці новоутвореної канальної зони, Фіг.4. Щільність частинок, що пройшли деякий шлях у тілі заготовки в середньому лежить у диапазоні (90...200)мм -2. Експериментальні дані інтенсивності зносу та пожежобезпечності виготовленого інструменту при різанні вугілля у ша хта х небезпечних по запалюванню метаноповітряної суміші та вугільного пилу наведені у таблиці. Інтенсивність зносу досліджувалася по глибині інструменту; фіксувалися такі параметри як втрата ваги (мг) та втрата об'єму (мм 2) інструменту. Приклад 2. Готують зразки й проводять обробку таким чином як і у прикладі 1. Відмінною рисою є те, що маса покриття-складала 350% від маси алмазів. Основні дані наведені у таблиці. 5 81622 6 Таблиця Маса покрит- Глибина проникнення Інтенсивність зно- ПожежобезДіапазон ви- тя дибоборі- частинок у тіло загото- су у відношенні до печність ін№ при- Матеріал хідного розмівки, мм сталі Р6М5* струменту у кладу заготовки ру легуючи х дом титану (% (різця) від маси ал- максимавідношенні до часток, мкм мінімальна мм/км % мазу) ВК8 льна ВК8 зо 2 1* 1580* 100* 15 1 алмази 10-50 210 35 0,8 760 48 50 2 алмази 10-50 350 48 1,4 603 38 55 Р6М5 3 алмази 10-50 480 40 2,0 800 50 52 протодиборід тита19 0,2 853 54 35 тип ну 10-50 Приклад 3. Умови приготування зразків, проведення підривних робіт не відрізняються від умов за прикладом 1. Відрізняльною ознакою являється те, що маса покриття з диборіду титану складала у середньому 480% від маси алмазів. Результати за прикладом наведені у таблиці. Крім цього у таблиці наведені аналогічні параметри, які були одержані при використанні у якості різців стандартний сплав ВК8, конструкційну сталь Р6М5 та сталь Р6М5, леговану диборідом титану. Слід відзначити, що в інструменті, виготовленим із сталі Р6М5, легованої диборідом титану й алмазами, при роботі у вугільних і соляних шахтах було повністю відсутнє крихке руйнування. За механічними властивостями та даними пожежобезпечності найбільша ефективність у роботі одержаного інструменту показана на прикладі 2. Таким чином, майже на 60% зменшується інтенсивність зносу й водночас підвищується пожежобезпечність ріжучого інструменту в порівнянні з ВК8 у 55 разів, а з Р6М5 - у 3 рази. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 81622 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601