Микрокристаллический монолитный материал из углерода

Микрокристаллический монолитный материал из углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii1485967

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.03.73 (21) 1890751/23-26 с присоединением заявки № (51) М. Кл. С 01Ь 31j06

Государственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 29.01.76 (53) УДК 666.233(088.8) ЗИМУЯ

1 HATEii 0аепаиов, фоломооИо".ЕC!!Ag (72) Авторы изобретения Л. Ф. Верещагин, Е. Н. Яковлев, В. Н. Слесарев, В. А

А. Я. Преображенский, Л. Е. Штеренберг и Т. Д. Ва

Ордена Трудового Красного Знамени институт физи давлений АН СССР (71) Заявитель и выцавсиос10Т 1,„. (54) МИ КРОКРИСТАЛЛ ИЧ ЕСКИ Й МОНОЛИТНЫЙ

МАТЕРИАЛ ИЗ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к поликристаллическим монолитным материалам из углерода со структу рой алмаза, а именно к алмазным сросткам из микроскопически малых зерен, и может быть применено в нефте- и газодобывающей, горнорудной, металлообрабатывающей, машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности.

Известный микрокристалл ический монолитный материал из углерода, закристаллизованный в структуре алмаза, образованный сросшимися, проросшими друг в друга кристаллитами, соединенными друг с другом посредством металла-катализатора, имеет большие размеры (до 2 мм) кристаллитов, значительную шероховатость и пониженную температуру начала окисления на воздухе, обусловленную влиянием массивных включений металла-катализатора.

Неоднородная зернистость такого материала и значительное содержание в нем металла-катализатора в виде массивных включений и прослоек между алмазными кристаллитами снижают прочностные и абразивные характеристики материала и уменьшают стойкость его к окислению на воздухе при нагревании. Значительные случайные колебания размеров неровностей поверхности, иногда достигающие размеров отдельного крупного кристаллита (1 мм) и более, сильно удо- 3Q рожают обработку материала и сужают область его применения в промышленности.

Цель изобретения — повышение твердости и абразивной стойкости.

Это достигается тем, что предлагаемый материал содержит кристаллиты размером 0,1—

10 мкм, двойники, имеет шероховатость поверхности в пределах 10 — 60 мкм и температуру начала окисления на воздухе не менее

700 С. Твердость описываемого материала такова, что позволяет царапать наиболее твердую грань алмаза — плоскость октаэдра, а абразивная стойкость характеризуется числом, превышающим 100000, При бурении гранитных толщ (при прочих равных условиях) инструменты, оснащенные этим материалом показали более чем трехкратный выигрыш в глубине проходки по сравнению с инструментами, оснащенными крупными кристаллами алмазов. Предлагаемый материал получают заданной геометрической формы и в любом требуемом количестве идентичных экземпляров. Получение микрокристалического монолитного материала с заданной конфигурацией и чистотой поверхности сводит до минимума, а в некоторых случаях и полностью устраняет необходимость в дополнительной обработке его перед применением. Высокая температура начала окисления на воздухе материала существенно

485967

Составитель А. Коломийцев

Текред 3. Тараненко

Корректор Т. Фнсенко

Рсдактор Т. Пилипенко

Заказ 3389/3 Изд. № 1861 Тираж 593 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, iK-35, Раушская наб., д. 1 5

Типография, пр. Сапунова, 2

3 язана с его монолитной плотной структурой малыми размерами включений, что позво1ет эксплуатировать алмазные инструменты, нащенные таким материалом, в режимах льших скоростей и интенсивностей обра тки.

iB одном из возможных способов синтеза

:исываемого материала исходным вещестiM для его получения служит спектрально::стый искусственный графит с плотностью 10

75 — 1,85 г/смз. Из графита изготавливают здель-заготовку требуемой формьь (октаэдр, дшипн ик, сверло или др.) с чистотой обра тки поверхности на 2 класса превышающей данную для изделия из материала. Для 15 ализации превращения графитовой модели.готовки в изделие из предлагаемого мате1ала ее помещают внутрь полого нагреватеокружают. порошком катализатора 9 вес. карбида вольфрама + 15 вес. 20 рбида титана-+ б.вес. о/о кобальта) и уста вливают в камеру высокого давления в нтральный кайал таблетки из литографскокамня. Затем с помощью гидравлического есса давление в камере доводят до 90кбар, 25 и этом применением порошкообразного кализатора обеспечивают равномерное с соанением формы сжатием модели-заготовки сильно развитую поверхность контакта моли-заготовки с катализатором. Далее сжа- 30 ю до 90 кбар модель-заготовку и окружаюий ее катализатор нагревают до 2000 С. агрев проводят импульсом электрического тока, который пропускают через нагреватель, катализатор и модель-заготовку в течение

5 сек. Превращение графитовой модели-заготовки в изделие из описываемого материала фиксируют по резкому падению нагреваюшего тока и одновременному росту напряжения, после чего прекращают нагрев и снижают давление в камере до атмосферного. Полученный таким образом материал имеет заданную форму (октаэдр, подшипник, сверло или др.) с размерами неровностей в пределах

30 — 50 мкм и характеризуется микрокристаллической монолитной структурой алмаза с размерами зерен в пределах от 0,9 до 3 мкм.

Часть зерен образовывает двойниковые сростки. Материал изделия характеризуется абразивной стойкостью 600000 при правке круга средней твердости по стандартной шкале твердости, температурой начала окисления на воздухе 750 С и твердостью такой, что он царапает плоскость октаэдра алмаза.

Предмет изобретения

Микрокристаллический монолитный материал из углерода, закристаллизованный в структуре алмаза, образованный сросшимися,,проросшими друг в друга кристаллитами, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения твердости и абразивной стойкости, он содержит кристаллиты размером 0,1 — 10 мкм, двойники, имеет шероховатость поверхности

10 — 60 мкм и температуру окисления на воздухе не менее 700 С.