Способ получения сверхтвердого материала

Патент 729122

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О " С=- Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиик

Социалистических

Республик 729122 (61) Дополиительиое к авт. свил-ву (22) Заявлено 13.10.71 (21) 1705169/22-26 с присоединением заявки .% (23) Приоритет (5I)М. Кл .

С 01 В 21/06 В 24 О 3/06

Гааударетвеввй комитет

СССР аа делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 25.04.80. Бюллетень J% 15

Дата опубликования описания 25,04.80 (53) Уд К 546.273 171.07 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Сирота и М. М; Жук (71) Заявитель

Институт физики твердого тела и полупроводников

АН Белорусской ССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к технологии получения сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора, используемых в материалообрабатывающей промышленности.

Известен ряд способов получения кубическо5 го нитрнда бора, которые в свою очередь подразделяются на бескатализаторные и способы с использованием катализаторов.

Бескатализаторный способ получения кубического нитрида бора требует давления

100 кбар (11При использовании катализаторов требуемое давление составляет 40-80 кбар, однако в этом случае конечный продукт представляет собой механическую смесь зерен кубического нитрида, бора и вещества-катализатора (2). В большин.стве случаев вещество-катализатор является химйчески активньпл веществом, неустойчивым на воздухе и во влажной среде, Известен способ получения сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора путем воздействия высокого давления и температуры на шихту, содержагцую гексагональный нитрил бора и избыточный бор (по отношению к стехиометрин нитрида бора), который присутствует в шихте в виде боридов щелочных или щелочно-земельных металлов (31

Недостатком известного способа является то, что. сверхтвердый материал содержит в своем составе гидролиэующиеся ннтриды и бориды щелочных и щелочноземельных металлов, кроме того способ не позволяет получить достаточно твердый и иэносостойкий материал.

Целью изобретения является получение материала, лишенного вышеуказанных недостатков, обладающего повышенной твердостью и из носос тойкостью,.

Это достигается тем, что воздей:твию высокого давления и высокой температуры подвергают шихту, содержащую гексагональный нитрид бора и избыточный .бор (по отношению к стехиометрии нитрида бора), в качестве источника которого используют элементарный бор в количестве от 501 до 80 ат.%, причем процесс ведут прн давлении от 50 до 95 кбар и температуре от 1500 до 2800 С.

1отовят шихту, состоящую из гексагональ. ного яитрида бора и борсопержящего матерна.

Составитель Т. Карягина

Техред О.Андрейко

Корректор М. Вигула

Редактор Р. Антонова

Заказ 1897/19 Тираж 565

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, уп. Проектная, 4

3 72912 ла вЂ” элементарного бора. Гексагональный нитрид бора и элементарный бор берут в виде мелкодисперсных порошков. Элементарный бор в шихте составляет от 50 до 80 ат.%.

Шихту тщательно перемещивают в вибромель5 нице, шаровой мельнице или других специальных устройствах до равномерного распределения компонентов по объему. Затем из шихты спрессовывают заготовку, которую помещают внутрь передающего давление контейнера, ко- >р торый в свою очередь помешают в камеру высокого давления. Заготовку подвергают одновременному воздействию давлений 6095 кбар и температур 1800-2800 С.

Время процесса составляет от 10 сек до

3 мин. В результате получают плотные поликристаллические блоки сверхтвердого материала. При воздействии на шихту давления и температуры происходит превращение гексагонального нитрида бора в кубический с одновременным растворением в нем бора. При содержании в шихте до 60 ат.% бора получаемый сверхтвердьтй материал в большинстве случаев имеет однофазный состав и представляет собой твердый раствор бора в кубическом нитриде бора. При более высоком содержании бора в шихте конечный продукт представляет собой механическую смесь взаимных твердых растворов бора и кубического нитрида бора. Как в первом, так и во втором случае сверхтвердый материал имеет 3п высокие твердость, износостойкость, обладает хорошими режущими свойствами и химически. инертен к черным металлам.

Пример . 1. Составляют смесь из 5 r гексагонального нитрида бора и 0,1814 г элементарного бора, что соответствует 52. ат.% бора и 48 ат.% азота. После тщательного перемешивания спрессованную из смеси заготовку помещают в камеру высокого давления и под2 4 вергают воздействию давления 63 кбар и темо пературы 2200 С в течение минуты. В результате получают полик11исталлический блок.

Пример 2. Составляют смесь из 5 г гексагонального нитрида бора и 1089 г элементарного бора, что соответствует 60 ат.% бора и 40 ат.% азота. Заготовку иэ смеси помещают в камеру высокого давления и подвергают давлению ь 65 кбар и температуре 2400 С в течение 30 сек. Получают компактный поликристаллический блок.

Предлагаемый способ позволяет получать высококачественные поликристаллические блоки сверхтвердого материала, имеющие высокие твердость и износостойкость, обладающие хорошей режущей способностью и высокой термостойкостью. Предлагаемый способ получения сверхтвердого материала позволяет достичь высокого выхода годного продукта.

Формула изобретения

Способ получения сверхтвердого материала при высоких давлениях и температурах из шихты, содержащей гексагональный нитрид бора и избыточный бор по отношению к стехиометрии нитрида бора, отличающийся тем, что, с, целью увеличения твердости и износостойкости материала, s качестве источника избыточного бора используют элементарный бор в количестве от 50,1 до 80 ат.% и процесс ведут при давлении 50-95 кбар и температуре 1500-2800 С.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США К 3212852, кл. 23-191, 1965.

2. Патент США К 2947617, кл. 51-307, 1958.

3. Авторское свидетельство СССР Х 324820, кл. С 01 В 21/06, 1970.