SU485967A1 - Микрокристаллический монолитный материал из углерода - Google Patents

Description

1

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

Известный микрокристаллический монолитный материал из углерода, закристаллизованный в структуре алмаза, образованный сросшимис , проросщими друг в друга кристаллитами , соединенными- друг с другом посредством металла-катализатора, имеет большие размеры (до 2 мм) кристаллитов, значительную шероховатость и пониженную температуру начала окислени  на воздухе, обусловленную вли нием массивных включений металла-катализатора.

Неоднородна  зернистость такого материала и значительное содержание в нем металла-катализатора в виде массивных включений и прослоек между алмазными кристаллитами сНИжают прочностные и абразивные характеристики матери-ала и уменьшают стойкость его к окислению на воздухе при нагревании . Значительные случайные колебани  размеров неровностей поверхности, иногда достигающие размеров отдельного крупного кристаллита (I мм) и более, сильно удорожают обработку материала и сужают область его применени  в промышленности.

Цель изобретени  - повышение твердости и абразивной стойкости.

Это достигаетс  тем, что предлагаемый материал содержит кристаллиты- размером 0,1 - 10 мкм, двойники, имеет шероховатость поверхности- в пределах мкм и температуру начала окислени  на воздухе не менее

700°С. Твердость описываемого материала такова, что позвол ет царапать наиболее твердую грань алмаза - плоскость октаэдра, а абразивна  стойкость характеризуетс  числом , превы-шающим 100000.

При бурении гранитных толщ (при прочих равньи услови х) 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 экзем-пл ров. Получение микрокристалического монолитного материала с

заданной конфигурацией и чистотой поверхности сводит до минимума, а в некоторых случа х и полностью устран ет нео.бходимость в дополнительной обработке его перед применением. Высока  температура начала

окислени  на воздухе материала существенно  зана с его монолитной плотной структурой малыми размерами включений, что позво ет эксплуатировать алмазные инструменты, нащенные таким материалом, в режимах 1льших скоростей и интенсивностей обраiB одном из возможных способов синтеза :исываемого материала исходным вещест1М дл  его получени  служит спектральностый искусственный графит с плотностью 75-1,85 г/см. Из графита изготавливают здель-заготовку требуемой формы (октаэдр, |ДШип«ик, сверло или др.) с чистотой обра1ТКИ поверхности на 2 класса превышающей данную дл  издели  из материала. Дл  :ализации превращени  графитовой модели ,готовки в изделие из предлагаемого мате1ала . ее помещают-внутрь полого нагреватеI , окружают, порошком катализатора 9 вес. % карбида вольфрама + 15 вес. % грбида-титана+ 6 .вес. % кобальта) и уста1вливают в-камеру высокого давлени  в нтральный канал таблетки из литографскокамн . Затем с помощью гидравлического lecca давление в камере довод т до ЭОкбар, |и этом применением порощкообразного кализатора об.еспечивают равномерное с соанением формы сжатием модели-заготовки сильно развитую поверхность контакта моли-заготовки с катализатором. Далее сжаю до 90 кбар модель-заготовку и окружаюий ее катализатор нагревают до 2000°С. агрев провод т 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 нагревающего тока и одновременному росту напр жени , 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 характеризуетс  микрокристаллической монолитной структурой алмаза с размерами зерен в пределах от 0,9 до 3 мкм. Часть зерен образовывает двойниковые сростки . Материал издели  характеризуетс  абразивной стойкостью 600000 при правке круга средней твердости по стандартной шкале твердости, температурой начала окислени  на воздухе 750°С и твердостью такой, что он царапает плоскость октаэдра алмаза. Предмет изобретени  Микрокристаллический монолитный материал из углерода, закристаллизованный в структуре алмаза, образованный сросшимис , лроросшими друг в друга кристаллитами, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  твердости и абразивной стойкости, он содержит кристаллиты размером 0,1-10 мкм, двойники, имеет щероховатость поверхности 10-60 мкм и температуру окислени  на воздухе не менее 700°С.