RU2087576C1 - Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена - Google Patents
Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087576C1 RU2087576C1 RU95109266A RU95109266A RU2087576C1 RU 2087576 C1 RU2087576 C1 RU 2087576C1 RU 95109266 A RU95109266 A RU 95109266A RU 95109266 A RU95109266 A RU 95109266A RU 2087576 C1 RU2087576 C1 RU 2087576C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- fulleren
- iron
- diamonds
- matrix
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для получения из фуллерена алмазсодержащего материала, а также поликристаллических алмазов. Способ включает смешивание фуллерена с порошковым материалом и уплотнение полученной смеси с последующим синтезом алмаза. Способ отличается тем, что в качестве порошкового материала используют железосодержащую композицию, а синтез алмаза осуществляют в среде водорода при атмосферном давлении и температуре 930 - 980oC. При этом для смешивания предпочтительно брать порошки фуллерена 0 60, феррофосфора и железа в соотношении 8:6:86. Материал после термообработки уплотняют при 800 - 1000 МПа и закаливают с 930 - 980oC до минус 50oC со скоростью охлаждения 600 - 900 град/с. Структура полученного материала представляет собой железную матрицы с пористостью 2%, упрочненную цементитными и фосфидными включениями, с распределенными в ней синтетическими алмазами размером 3 - 20 мкм. Из матрицы могут быть выделены алмазы в чистом виде, например методом растворения. Способ отличается простотой и экономичностью. Полученные данным способом материалы могут найти применение в качестве конструкционных, инструментальных (для режущего или волочильного инструмента) или абразивных, например для обработки стекол и т.д. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению композиционного алмазсодержащего материала и может быть использован для получения поликристаллов алмазов.
Основные способы изготовления алмазсодержащего композиционного материала из порошков заключаются в том, что алмазные зерна закрепляют, например с применением различных связующих, с помощью особой конструкции пресс-инструмента и др. на поверхности спрессованного материала матрицы, после чего осуществляют их запрессовку горячим прессованием в вакууме при температурах порядка 1300 1400oC или пропитку [1]
Недостатками указанных способов являются трудоемкость процесса правильного установления алмазных зерен, необходимость использования в одном технологическом цикле нескольких комплектов пресс-инструмента особой конструкции (в том числе недолговечного графитового), применения оборудования для ДГП.
Недостатками указанных способов являются трудоемкость процесса правильного установления алмазных зерен, необходимость использования в одном технологическом цикле нескольких комплектов пресс-инструмента особой конструкции (в том числе недолговечного графитового), применения оборудования для ДГП.
Существующие способы синтезирования алмазов из фуллеренов предполагают использование высокого давления, более 20 ГПа, и высоких температур, любо мощной энергии ионизации, до 250 эВ [2]
Известен способ синтеза поликристаллического алмаза из фуллерена, согласно которому эту технологическую операцию проводят при обычной температуре, но при этом возникает необходимость применения сверхвысокого давления [3]
Недостатками данных способов являются высокая энергетическая емкость процесса, использование вакуумной аппаратуры, низкая производительность процесса. Кроме того, существует необходимость нанесения затравочной поверхности для образования алмазов.
Известен способ синтеза поликристаллического алмаза из фуллерена, согласно которому эту технологическую операцию проводят при обычной температуре, но при этом возникает необходимость применения сверхвысокого давления [3]
Недостатками данных способов являются высокая энергетическая емкость процесса, использование вакуумной аппаратуры, низкая производительность процесса. Кроме того, существует необходимость нанесения затравочной поверхности для образования алмазов.
Перечисленные методы позволяют синтезировать алмазные частицы размером не более 25 35 нм.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является способ получения алмазсодержащего материала из фуллерена, заключающийся в смешивании фуллеритового порошка с порошком меди, уплотнении методом холодного прессования полученной смеси при давлении 180 МПа с последующим компактированием взрывом при давлении 24 40 ГПа. Данным способом удается синтезировать алмазы размером 0,1 1 мкм [4]
Недостатками данного способа являются необходимость использования оборудования взрывного компактирования, характеризующегося большим градиентом давлений и температур, а также трудоемкость процесса, тормозящая выход на технологические промышленные масштабы.
Недостатками данного способа являются необходимость использования оборудования взрывного компактирования, характеризующегося большим градиентом давлений и температур, а также трудоемкость процесса, тормозящая выход на технологические промышленные масштабы.
Отмеченные недостатки могут быть устранены путем замены сложной и трудоемкой операции ударно-волнового компактирования термообработкой.
Заявляемый способ направлен на упрощение и удешевление технологии изготовления алмазсодержащего материала.
Предлагаемый способ получения алмазсодержащего материала из фуллерена, включающий смешивание фуллерена с порошковым материалом, уплотнение смеси и последующий синтез алмаза из фуллерена, отличается тем, что фуллерен смешивают с железосодержащей композицией, а синтез алмаза осуществляют термообработкой.
Предпочтительно при смешивании брать фуллерен, феррофосфор и железо в соотношении 8 6 86, а термообработку проводить в атмосфере водорода при температуре 930 980oC с последующими уплотнениями при 800 1000 МПа и закалкой с 930 980oC до минус 50oC со скоростью 600 900 град/с.
Использование железосодержащей композиции обеспечивает наилучшие условия для протекания превращения фуллерен-алмаз благодаря высокому содержанию железа, поскольку введение в состав основы композиционного материала карбидообразующих элементов (Cr) приводит к увеличению количества карбидов, а графитизирующих (Cu) к разложению фуллерена и образованию графита, что в обоих случаях значительно уменьшает количество синтезированного алмаза. Феррофосфор не оказывает влияния на превращение фуллерена в алмаз и вводится для активации спекания.
Термообработка материала при температуре ниже указанного предела не обеспечивает достаточной прочности композиционному материалу, а выше - способствует графитизации образующегося алмаза.
Способ поясняется следующим примером конкретного исполнения.
Пример. Порошки фуллерена C 60, феррофосфора и железа, взятых в количестве 8, 6, 86 г соответственно перемешивают, уплотняют холодным прессованием при давлении 800 МПа. Спрессованный образец подвергают термообработке в водородной печи при 950oC в течение 1 часа, при которой основная часть фуллерена C 60 трансформируется в алмаз, частично связывается в карбид, небольшая часть графитизируется, а незначительная часть не претерпевает превращения.
Спеченный композиционный алмазсодержащий материал имеет пористость порядка 50% Материал дополнительно уплотняют холодным прессованием при давлении 800 МПа с промежуточным отжигом в атмосфере водорода при 500oC, что позволяет уменьшить пористость до 2% Последующее применение закалки композиционного материала с 950oC с охлаждением до минус 50oC (в жидкий азот) со скоростью 600 град/сек гарантирует преимущественное расположение алмазных частиц по поверхности образца и полное протекание превращения фуллерен-алмаз.
Структура полученного материала представляет собой железную матрицу с пористостью порядка 2% упрочненную цементитными и фосфидными включениями, с распределенными в ней синтетическими алмазами размером 3 20 мкм.
Алмазы могут быть выделены из матрицы любым известным способом, например растворением. Для получения алмазов в чистом виде не требуется проведения допрессовок и закалки, в этом случае технологический цикл ограничивается операциями смешивания, прессования и термообработки.
Преимущества предлагаемого способа заключаются: в применении простой технологической схемы, легко осуществимой на стандартном оборудовании цехов порошковой металлургии, что позволяет полностью автоматизировать процесс производства, сокращении его трудоемкости, уменьшении затрат на оборудование и энергоресурсы.
Кроме того, размеры синтезированных алмазов, полученных по предлагаемому способу, в несколько раз превышают размеры аналога.
Материалы, полученные по данному способу могут найти применение в качестве конструкционных, инструментальных (для режущего или волочильного инструментов) или абразивных, например для обработки стекол, монокристаллических алмазов и т.д.
Claims (2)
1. Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена, включающий смешивание порошка фуллерена с порошком металлсодержащего компонента, уплотнение смеси и последующее компактирование с синтезом алмаза, отличающийся тем, что в качестве металлсодержащего компонента используют железосодержащую композицию, а компактирование с синтезом алмаза осуществляют термической обработкой в среде водорода при атмосферном давлении и температуре 930 - 980oС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешиванию подвергают порошок фуллерена С 60 с композицией, содержащей железо и феррофосфор, при соотношении фуллерена, феррофосфора и железа 8 6 86, а после компактирования проводят дополнительное уплотнение при давлении 800 1000 МПа с промежуточным отжигом при 500oС и закалку с 930 980oС до -50oС со скоростью охлаждения 600 900o/с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109266A RU2087576C1 (ru) | 1995-06-05 | 1995-06-05 | Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109266A RU2087576C1 (ru) | 1995-06-05 | 1995-06-05 | Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95109266A RU95109266A (ru) | 1997-04-10 |
RU2087576C1 true RU2087576C1 (ru) | 1997-08-20 |
Family
ID=20168533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95109266A RU2087576C1 (ru) | 1995-06-05 | 1995-06-05 | Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2087576C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102189260A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-09-21 | 王晨兰 | 一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法 |
RU2521769C1 (ru) * | 2012-11-23 | 2014-07-10 | Борис Юрьевич Гайворонский | Абразивная масса для абразивных паст и инструментов и способ ее изготовления |
-
1995
- 1995-06-05 RU RU95109266A patent/RU2087576C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1016076, кл. B 22 F 7/06, 1983. 2. WO N 93/13016, кл. C 01 B 31/05, 1993. 3. Патент Франции N 2683090, кл. C 01 B 31/05, 1992. 4. Епачинцев О.Г. и др. ДАН. 1995, том 340, N 2, с. 201 - 203. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102189260A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-09-21 | 王晨兰 | 一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法 |
CN102189260B (zh) * | 2011-05-05 | 2014-03-19 | 王晨兰 | 一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法 |
RU2521769C1 (ru) * | 2012-11-23 | 2014-07-10 | Борис Юрьевич Гайворонский | Абразивная масса для абразивных паст и инструментов и способ ее изготовления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95109266A (ru) | 1997-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4931068A (en) | Method for fabricating fracture-resistant diamond and diamond composite articles | |
US6179886B1 (en) | Method for producing abrasive grains and the composite abrasive grains produced by same | |
US3913280A (en) | Polycrystalline diamond composites | |
JP2005514300A (ja) | 低酸素立方晶窒化ホウ素及びその産物 | |
CN110342943B (zh) | 工业压力下合成无粘结剂聚晶氮化硼块材的方法及其应用 | |
US4904623A (en) | Molded metal carbide-boride refractory products | |
RU2312844C2 (ru) | Термостойкое композитное алмазное спеченное изделие и способ его получения | |
JPS62274034A (ja) | 反応焼結による多結晶ダイヤモンド焼結体の製造法 | |
JPS6167740A (ja) | 工具用ダイヤモンド焼結体およびその製造方法 | |
CN100506367C (zh) | 等离子放电烧结聚晶立方氮化硼烧结体的方法 | |
RU2087576C1 (ru) | Способ получения алмазосодержащего материала из фуллерена | |
CA2103896A1 (en) | Production of metal and metalloid nitrides | |
RU2223220C2 (ru) | Способ получения алмазных частиц, способ получения алмазных кристаллов и способ получения содержащих алмазные частицы заготовок | |
Bundy | Synthesis of diamond and superhard materials | |
Sorb et al. | Diamond: high-pressure synthesis | |
JPS61117107A (ja) | 非晶質窒化ホウ素粉末およびその製造方法 | |
GB2058840A (en) | Production of polycrystalline cubic boron nitride | |
CN113831127A (zh) | 一种多晶立方氮化硼金刚石复合材料的制备方法 | |
JPH0478335B2 (ru) | ||
JPS62105911A (ja) | 硬質ダイヤモンド塊体およびその製造方法 | |
EP4008700A1 (en) | Process for sintering high performance polycrystalline diamond monoliths with a hp-sps-belt equipment | |
RU2148490C1 (ru) | Способ изготовления алмазного инструмента | |
JP2801821B2 (ja) | セラミック複合焼結体およびその製造方法 | |
JP2628668B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素焼結体 | |
Sawaoka et al. | Shock compression synthesis of diamond |