close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12176

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12176
(13) C1
(19)
B 01J 3/06
C 01B 21/00
C 30B 29/10
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА
НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
(21) Номер заявки: a 20080689
(22) 2008.05.29
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Ракицкая Людмила Иосифовна; Аниченко Николай Георгиевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение
"Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
материаловедению" (BY)
(56) DE 2933672 A1, 1981.
BY 7925 C1, 2006.
BY 9878 C1, 2007.
SU 1152513 A, 1985.
FR 2686101 A1, 1993.
US 4590034, 1986.
BY 7965 C1, 2006.
BY 10217 C1, 2008.
SU 1390995 A1, 1991.
BY 12176 C1 2009.08.30
(57)
Способ получения сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора, при
котором берут гексагональный нитрид бора, вводят в него наполнитель и подвергают термобарической обработке, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют
порошки алюминия в количестве 1-10 мас. % и бора в количестве 0,5-5,0 мас. %, а термобарическую обработку осуществляют при давлении 5-9 ГПа и температуре 1700-2800 °С.
Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов, используемых
в инструментальной промышленности для оснащения лезвийного инструмента.
Известен способ получения сверхтвердого материала на основе кубического нитрида
бора, основанный на воздействии высокого давления и температуры в области стабильности кубического нитрида бора на гексагональный нитрид бора [1].
Недостаток этого способа заключается в том, что полученный сверхтвердый материал
на основе кубического нитрида бора обладает невысокими механическими свойствами
(твердость, прочность, износостойкость).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
способ получения сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора, заключающийся в том, что берут гексагональный нитрид бора и вводят в него веществонаполнитель из класса тугоплавких металлов (титан, тантал, молибден и др.) [2].
Недостаток этого способа - невысокие механические свойства получаемого сверхтвердого материала, а также высокая стоимость тугоплавких металлов.
Задачей настоящего изобретения является улучшение механических свойств сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора и удешевление стоимости получаемого продукта.
BY 12176 C1 2009.08.30
Поставленная задача достигается тем, что в гексагональный нитрид бора, служащий
исходным продуктом для получения кубического нитрида бора, вводят порошкообразные
алюминий в количестве от 1 до 10 мас. % и бор в количестве от 0,5 до 5 мас. %.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что берут гексагональный нитрид бора, вводят в него наполнитель и подвергают термобарической обработке, в качестве
наполнителя используют порошки алюминия в количестве 1-10 мас. % и бора в количестве 0,5-5,0 мас. %, а термобарическую обработку осуществляют при давлении 5,0-9,0 ГПа и
температуре 1700-2800 °С. После весового составления шихты она тщательно перемешивается в вибромельнице, шаровой мельнице либо в других специальных установках до
равномерного распределения компонентов по объему. Из подготовленной таким образом
шихты спрессовывают заготовку под давлением от 100 до 10000 кг/см2. Спрессованную
заготовку помещают в реакционный объем контейнера из литографского камня, который в
свою очередь помещают в камеру высокого давления и подвергают термобарической обработке. Режимы синтеза: давление от 5,0 ГПа и до 9,0 ГПа, температура от 1700 °С и до
2800 °С. Время синтеза колеблется от 20 секунд до 2-3 мин.
При воздействии на шихту высокого давления и температуры происходит превращение гексагонального нитрида бора в кубический с одновременным растворением в нем
находящегося в шихте алюминия. В случае полного растворения находящегося в шихте
алюминия в кубическом нитриде бора, сверхтвердый материал имеет однофазный состав
и представляет собой твердый раствор алюминия в кубическом нитриде бора. Атомы алюминия, замещая атомы бора в решетке кубического нитрида бора, искажают его сфалеритоподобную решетку, что ведет к увеличению твердости сверхтвердого материала на
основе кубического нитрида бора, а вводимый бор способствует полному фазовому превращению гексагонального нитрида бора в кубический. При более высоких концентрациях алюминия в шихте (свыше 6 вес. %) возможно неполное растворение его в кубическом
нитриде бора и сверхтвердый материал будет иметь многофазный состав. Возможно образование нитрида алюминия. Следовательно, в последнем случае поликристаллический
блок будет состоять из механической смеси взаимных растворов кубического нитрида бора и нитрида алюминия. Вводимый в шихту бор играет роль активатора фазового превращения гексагонального нитрида бора в кубический нитрид бора.
Пример 1.
Приготавливали смесь, состоящую из 99,4 мас. % гексагонального нитрида бора ТУ
00121-68, 0,5 мас. % алюминия и 0,1 мас. % бора. Смесь тщательно перемешивали в вибромельнице, спрессовывали из нее заготовку и помещали в камеру высокого давления.
После воздействия на заготовку давления 7,5 ГПа и температуры 2350 °С в течение
1 мин был получен монолитный поликристаллический блок. При резании блоком, заправленным в резец, стали ШХ-15 твердостью HRC 62-64 со скоростью 80 м/мин, глубиной
резания 0,2 мм и подачей 0,07 мм/оборот износ по задней грани составил 0,12 мм за 5 мин
работы резца.
Пример 2.
Приготавливали смесь, состоящую из 98,5 мас. % гексагонального нитрида бора и
1,0 мас. % алюминия и 0,5 мас. % бора. Давление при синтезе 7,0 ГПа, температура 2200 °С, время синтеза - 1 мин. При резании полученным блоком, заправленным в резец, стали ШХ-15 твердостью HRC 62-64 при таких же режимах обработки, как и в примере 1, износ по задней грани составил 0,085 мм за 5 мин работы резца.
Пример 3.
Приготавливали смесь, состоящую из 89,0 мас. % гексагонального нитрида бора, 6,0 мас. %
алюминия и 5,0 мас. % бора. Давление при синтезе 7,0 ГПа, температура - 2200 °С, время
синтеза - 1 мин. При резании полученным блоком, заправленным в резец, стали ШХ-15
твердостью HRC 62-64 при таких же режимах обработки, как и в примере 1, износ по задней грани составил 0,075 мм за 5 мин работы резца.
2
BY 12176 C1 2009.08.30
Пример 4.
Приготавливали смесь, состоящую из 78,0 мас. % гексагонального нитрида бора,
15,0 мас. % алюминия и 7,0 мас. % бора. Давление при синтезе 7,0 ГПа, температура 2200 °С, время синтеза - 1 мин. При резании полученным блоком, заправленным в резец, стали ШХ-15 твердостью HRC 62-64 при таких же режимах обработки, как и в примере 1, износ по задней грани составил 0,3 мм за 5 мин работы резца.
Предлагаемый способ получения сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора позволяет без существенных изменений в обычном технологическом процессе
получать блоки сверхтвердого материала с более лучшими механическими свойствами,
чем у кубического нитрида бора. За счет растворения алюминия в кубическом нитриде
бора происходит увеличение твердости, прочности, износостойкости, что ведет к улучшению режущих свойств блоков.
Наличие алюминия в шихте при его высокой теплопроводности способствует при синтезе уменьшению градиента температуры по объему заготовки, находящейся в камере
высокого давления, что стабилизирует температурный режим, улучшает качество и увеличивает выход годного продукта. При проведении синтеза по предлагаемому способу
стоимость исходной шихты ниже, чем в известном способе, так как порошки алюминия и
бора значительно дешевле гексагонального нитрида бора и соответственно снижается
стоимость конечного продукта. Конечный продукт, сверхтвердый материал, высокие эксплуатационные характеристики и является более прогрессивным по сравнению с известным.
Источники информации:
1. Патент Японии 49-27518, МПК С 01В 21/06, 1974.
2. А.с. СССР 363326, МПК С 01В 21/06.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
76 Кб
Теги
by12176, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа