FR2464928A1 - Procede de preparation de nitrure de bore polycristallin - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE L'OBTENTION DE MATERIAUX COMPOSITES TRES DURS. LE PROCEDE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE CONSISTANT A SOUMETTRE A L'EFFET DE HAUTES PRESSIONS ET TEMPERATURES APPLIQUEES A UNE CHARGE CONTENANT DU NITRURE DE BORE ET DES COMPOSES REFRACTAIRES, ET EST CARACTERISE EN CE QU'ON UTILISE LESDITS COMPOSES REFRACTAIRES EN PARTICULES DE 50 A 1000A, A RAISON DE 0,1 A 30 EN POIDS. LES MATERIAUX OBTENUS TROUVENT EN PARTICULIER DES APPLICATIONS DANS L'USINAGE, NOTAMMENT PAR COUPE, FRAISAGE, PERCAGE, DE MATERIAUX DIFFICILEMENT USINABLES DE TYPES VARIES.

Description

La présente invention concerne la préparation de matériaux cosposites très durs et a notstent pour objet un procédé d'obtention de matériaux composites à base de nitrure de bore polycristallin, nota-ent de types largement connus aux Etats-Unis d'Amérique sous la dénomination commerciale "BZN" et en URSS sous la dénomination conerciale "Kompozit". Les matériaux de ce genre, que l'on désigne encore sous le nom de "compacts", trouvent en particulier des applications dans l'usinage, notaient par coupe fraisage, perçage, de matériaux difficilement usinables de types variés.Ils peuvent atre également utilisés pour la production d'outils abrasifs, notaient de meules à gros grains, et la confection de tous genres d'éléments à haute tenue à l'usure, tels que les touches d'instruments de contrôle actif ou les paliers (crapaudines, etc.).

Le procédé connu de préparation de nitrure de bore cubique ou du borazon suivant le brevet des Etats-Unis d'sérique n 2 987 617 consiste à faire agir sur un Mélange de nitrure de bore graphitoide et d'un catalyseur (tel qu'un étal alcalin, alcalino-terreux ou des nitrures de ces métaux) des pressions supérieures à 40 kilobars et des températures supérieures à 1000 C.

Toutefois, les cristaux de nitrure de bore cubique obtenus par ces méthodes ont de petites dixens-ions (ne dépassant pas 1 n), ce qui ne permet pas de les utiliser pour la confection d'outils de coupe à laies ou tranchants.

On connaît également un procédé de fabrication de gros aonocristaux (de plus de 1 mm) de nitrure de bore cubique suivant le brevet des Etats-Unis d'sérique n0 3192015 et le brevet de Grande-Bretagne N 1 316 043. Toutefois, ce procédé est assez onéreux et caractérisé par un bas rendement. En outre, les monocristaux de nitrure de bore cubique, de même que les cristaux de diamant, ont des propriétés non uniformes suivant les différentes directions (anisotropie), ce qui complique l'utilisation des outils fabriqués à partir de ces matériaux.

il existe des procédés plus prometteurs de fabrication de grosses concrétions (désignées dans ce qui suit sous le nom de "compacts") à base de nitrure de bore cubique, qui consistent à fritter des poudres de nitrure de bore cubique avec des composés réfractaires variés.

Parmi les matériaux de ce genre se trouvent les "compacts" obtenus à partir des systèmes nitrure de bore cubique - B4C (brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 136 615) et nitrure de bore cubique - Al2O3 ou nitrure de bore cubique - BeO (brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 233 988).

On connait également des matériaux constitués de nitrure de bore cubique et de composés réfractaires, que l'on obtient en faisant agir des pressions et températures élevées (dans le domaine de la stabilité du nitrure de bore cubique) sur un mélange de poudres de nitrure de bore graphitoide et de composés réfractaires tels que : nitrures, carbures, borures, siliciures de métaux réfractaires (brevets des Etats-Unis d'Amérique NONO 3 852 078 et 3 944 398).

Tous ces matériaux peuvent etre utilisés pour l'usinage du tour de surfaces continues en aciers trempés et en d'autres matériaux difficilement usinables, mais ils présentent une tenue à l'usure insuffisante pour l'usinage dans des conditions de charges de percussion. Cela s'explique par le fait que lorsqu'on utilise conte additifs agglomérants des poudres de composés réfractaires dont la taille des particules correspond approximati- vexent à celle des particules du nitrure de bore cubique, c 'est-à-dire 1 à 10 microns et davantage (comme c'est le cas dans tous les procédés connus), la tenue à l'usure des "compactes" obtenus baisse en comparaison de celle du nitrure de bore cubique pur, étant donné que tous ces corps (à l'exeep- tion du diamant) manifestent des caractérisques physico-mécaniques inférieures à celles du nitrure de bore cubique. En outre, les dimensions des cristaux de ces matériaux sont généralement comprises entre 1.10-3 et 1.10-2 cm, ce qui, de rêne, influe défavorablement sur leur résistance mécanique et, par conséquent, sur leur tenue à l'usure.

La basse réactivité des poudres de composés réfractaires à particules supérieures à 1 micron est à l'origine de la grande durée du processus de conversion du nitrure de bore graphitoide en nitrure de bore cubique (brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 852 078). Ceci abaisse la productivité du processus de préparation des "compacts" et la durée de service des appareillages haute pression, en élevant ainsi sensiblement les coûts de production.

On connaît d'autre part un procédé de préparation d'un matériau abrasif très dur suivant le brevet français n0 2174617, d'après lequel on soumet un mélange constitué de nitrure de bore graphitoide présentant un grand nombre de défauts et de nitrure de bore wurtzitotde, et obtenu par compression par chocs du nitrure de bore wUrtzitode, aux effets de températures et de pressions élevées dans le domaine de la stabilité des formes denses du nitrure de bore. les "compacts" en ce matériau ont essentiellement la structure du nitrure de bore wärtzitoïde et se prêtent à l'usinage de de pinces en acier trempé en régime de tournage intermittent.

Toutefois, la tenne à l'usure dudit matériau est relativement basse, ce qui s'explique par sa faible microdureté (4000 à 6000 kgf/mm) en comparaison de celle du nitrure de bore cubique (7000 à 8000 kgf/mm), et par sa perosité résiduelle très élevée. En outre la présence au sein de la charge réactionnelle utilisée pour l'obtention dudit matériau d'une forte proportion de nitrure de bore graphitoide (à concurrence de 45*) influe défavorablement sur les propriétés des "compacts" obtenus, étant donné le risque de conservatien dans ceux-ci du nitrure de bore graphitoide En effet, dans ce procédé, on n'introduit pas dans la charge réactionnelle d'amorceurs de conversion du nitrure de bore graphito Me en nitrure de bore cubique
Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients précités des precédés connn@ de préparation de nitrure de bere polycristallim.

Il fallait pour cela perfactionner le procédé de préparation de nitrure de bore polycristallin à partir de nitrure de bore et de composés réfractaires sous l'effet de hautes températures et pressions, de façon à obtenir un nitrure de bore présentant des caractéristiques de coupe améliorées.

Ce problème est résolu tu fait que le procédé de préparation de nitrure de bore polycristallin du type consistant à faire agir de hautes températures et pression sur une charge comprenant du nitrure de bore et des composés réfractaires, est caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'on utilise des composés réfractaires en particules de 50 à 1000 X et à raison de 0,1 à 30% en poids. les composés réfractaires peuvent tre des poudres monocristallines de nitrures de métaux de transition, notamment de nitrure de titane (TiN) en particules de 100 à 1000 i.

Coure composés réfractaires on peut utiliser
du carbonitrure de titane de formule TiC N , dans laquelle x est
compris entre 0,1 et 0,9 et y est compris entre 0t9 et 0,1 et
du boronitrure de titane de formule Ti Bx Ny, dans laquelle x est
compris entre 0,05 et 0,30 et y est compris entre 0,95 et 0,70.

Ladite charge peut contenir 0,1 à 5k en poids d'aluminium.

Suivant l'invention, on peut utiliser une charge contenant du nitrure de bore graphitoide, du nitrure de bore würtzitoïde, du nitrure de bore cubique ou leurs mélanges.

En outre et toujours suivant 11 invention, on peut utiliser une charge contenant du nitrure de bore ayant subi une compression par percussion
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, qui va suivre, de différents modes non limitatifs de mise en oeuvre du procéda de préparation de nitrure de bore polycristallin suivant l'invention.

Pour obtenir des "compacts" suivant la présente invention, il est possible d'utiliser une poudre de nitrure de bore cubique (par exemple de nitrure de bere cubique connu en URSS sous la dénomination commerciale "Elbor" et aux Etats-Unis d'Amérique sous la dénomination commerciale "Berazen"), obtenu par l'un des procédés décrits plus haut et dont les dimensions des particules sont comprises entre quelques fractions du micron et 10 microns, core proposé avantageusement dans la présente invention, car de telles poudres ne sont généralement pas utilisées pour la fabrication de meules et sont essentiellement des résidus de la production industrielle de grains -abrasifs ou de meulage de nitrure de bore cubique.

le nitrure de bore graphitoïde utilisé pour la préparation des "compacts" suivant l'invention peut être constitué de particules allant de quelques fractions de micron à 100 microns. En d'autres termes, on utilise n'importe quel nitrure de bore graphitoTde fabriqué industriellement et suffisamment pur.

Cela aussi est un avantage du procédé conforme à l'invention, étant donné que le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 852 078 prévoit la mise en oeuvre d'une poudre de nitrure de bore graphitofde à particules inférieures à 3 microns.

Le nitrure de bore würtzitoïde peut être préparé par compression percussive du nitrure de bore graphitoide conformément au brevet des Etats-
Umis d'Amérique N 4 014 979. Il est préférable que la surface spécifique du nitrare de bore würtzitoïde utilisé soit au moins égals à 20 m/g. Il est toléré d'utiliser un nitrure de bore wtlrtzitoTde analogue obtenu par compression statique du nitrure de bore graphitoïde, par exemple suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 212 852, qui présente des caractéristiques analogues, bien que dans ce cas il soit nécessaire de prolonger quelque peu l'effet des pressions et des températures élevées sur la charge initiale.

La compression par percussion du nitrure de bore cubique et du nitrure de bore graphitoide peut elle aussi être réalisée conformément à la méthode décrite plus haut
L'un des facteurs réduisant le prix de revient des "compacts" obtenus conformément à la présente invention tient à la possibilité d'utiliser conte l'un des constituants de la charge un mélange de nitrure de bore graphitoide et de nitrure de bore wdrtsitoide à grand nombre de défauts, que l'on obtient dans la fabrication du nitrure de bore würtzitoïde conformément au brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 014 979 (l'obtention de nitrure de bore würtzitoïde par ce procédé nécessite la séparation du nitrure de bore Urtzitoide d'avec le nitrure de bore graphitoide après la compression par percussion, ce qui exige des frais considérables et entraine des pertes considérables de nitrure de bore würtzitoïde).

les poudres de substances réfractaires à dimensions de particules de 50 à 1000 #, ainsi que les poudres monocristallines à dimensions de particules de 100 à 1000 i, peuvent être obtenues par l'un des procédés connus(voir par exemple : Hojo I. et al. "Defect structure, thermal and electrical properties of Ti-nitride and V-nitride powders". "J.Less-Common Metals", vol. 53 (2), pp. 265-276, 1977.

La mise en oeuvre de ces poudres offre les avantages suivants
1. La petite taille des particules des composés réfractaires entraine une augmentation sensible (de plusieurs ordres de grandeur) du nombre de particules au sein du "compact" pour un même pourcentage desdites particules, et réduit de ce fait considérablement les dimensions des particules de nitrure de bore recristallisé se trouvant entre elles.C'est ainsi que lorsque la teneur de la charge en TiN est de 2 à 5% en poids, que la taille de ses particules est d'environ 300 # et que les particules de TiN sont uniformément réparties dans toute la masse, la taille des cristallîtes au sein du Hcopact" ne dépasse pas 10 6 à 10-5 cm. La réduction de la taille des cristallites de nitrure de bore au sein des "co pacts" accroît leur résistance mécanique et leur tenue à l'usure.

2. La réduction de la taille des particules de composés réfractaires aux dimensions précitées permet d'augmenter sensiblement leur activité catalytique dans la conversion nitrure de bore graphitoide - > nitrure de bore cubique, ce qui permet soit de réduire la durée de la synthèse, soit d'en diminuer la teneur en pourcentage (par comparaison avec les poudres connues) Ceci permet, d'une part, de réduire les frais de fabrication grâce à l'augmentation du potentiel d'utilisation des appareillages haute pression, et d'autre part, d'augmenter la tenue à l'usure des "compacts" obtenus, grace à la diminution de la quantité de substances moins dures que le nitrure de bore cubique
3. La diminution de la taille des particules de composés réfractaires précités jusqu'à 5O à 1000 # augmente sensiblement leur propre résistance mécanique (car toutes ces particules sont des monocristaux) par comparaison avec les particules de plus de 1 micron de ces rêves composés ayant essentiel liement une structure polycristalline. Cela, à son tour, réduit l'effet affaiblissant des additions de substances réfractaires sur la résistance mécanique des "compacts" dont elles sont les constituants, tout en maintenant les effets positifs de leur introduction, à savoir : amélioration de la résilience, rédaction de l'interaction chimique de la matière du "compact" avec la surface usinée (ce qui se manifeste particulièrement lorsqu'on utilise au sein de la charge destinée à la préparation des "compacts" le carbonîtrure de titane), possibilité de modifier les caractéristiques électrophysiques des "compacts". Cela permet d'étendre sensiblement la gare des matériaux qui se prêtent à l'usinage par des outils au nitrure de bore polycristallin, les matériaux connus, par exemple le "BZN", manifestent les caractéristiques de coupe optimales dans l'usinage des acier trempés d'une dureté supérieure à 45 unités Bockwell C, alors que dans l'usinage d'aciers de dureté inférieure leurs caractéristiques de coupe baissent et deviennent même inférieures aux caractéristiques des carbures (alliages durs). L'outil au nitrure de bore polycristallin obtenu suivant la présente invention à partir d'une charge contenant 25% en poids de carbonitrure de titane ne présente pas d'inconvénients de ce genre, de sorte que le procédé suivant l'invention permet d'étendre considérablement la gene des matériaux pouvant être usinés.

4. La petite taille des particules de substances réfractaires a pour conséquence le fait que, tout en conservant leurs dimensions au sein du "compact" qui se forme par voie de synthèse, elles jouent le rale d'agents de renforcement par dispersion du matériau du "compact". Cela améliore également les caractéristiques physico-mécaniques du matériau obtenu.

Il convient de noter qu'en ce qui concerne l'activité-catalytique dans la transformation nitrure de bore graphitoide ~- > nitrure de bore cubique, le boronitrure de titane est supérieur, alors que les meilleures caractéristiques de coupe du matériau, surtout en cas de tournage de pièces à surface discontinue sont réalisées lorsqu'on utilise dans la charge qui sert à son élaboration le carbonitrure de titane.

Pour obtenir le nitrure de bore polycristallin conformément à l'invention il est possible d'utiliser les appareils haute pression ordinaires, largement employés dans l'industrie. Il est essentiel que ces appareils permettent d'obtenir les pressions et les tempratures requises (dans le domaine de la stabilité du nitrure de bore cubique d'après le diagramme de Bundy-Wentorf, cf. F. Corrigan, F. Bundy. "Direct transitions axong the allotropie forums of boron nitride at high pressures and temperatures", "J. Cher Phys.", vol.

63(9), 3812-3820, 1975) pendant i à 10 minutes. Comme appareils de ce genre on peut utiliser les chambres de Belt (brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2 941 248), l'appareil tétraédrique (brevet des Etats-Unis d'stérique n0 2 918 699), ainsi que la chambre suivant le brevet des Etats-Unis d'Auérique n0 3 695 797.

Le tarage ou étalonnage des chambres en pressions et températures se fait par un procédé communément adopté (ci l'article de P.W. Bridgman dans "Proceedings of the American Âcademy of lits an Science, vol. 81 (IV), 165-251, Mars, 1952).

Le chauffage du volume réactionnel se fait par passage d'un courant électrique dans un dispositif chauffant tabulaire en graphite où l'on insère sous pression la charge réactionnelle. Comme matériau pour le dispositif chauffant il est possible d'employer également le molybdène, le tungstène, le tantale et d'autres métaux réfractaires.

Il convient de noter que lorsqu'on utilise un dispositif de chauffage de graphite on peut se dispenser d'employer des écrans métalliques protecteurs, comme cela est recommandé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3743489, car quand le frittage de la charge réactionnelle dans des conditions de haute pression et tcwpérature s'effectue conformément à l'invention, le passage par diffusion du carbone du dispositif de chauffage dans la capacité réactionuelle est bloqué par son interaction avec le nitrure, le carbonitrure ou le boronitrure de titane, ce qui entraîne la formation de composés solides nouveaux qui ne compromettent pas les caractéristiques physico-mécaniques des compacts. De ce point de vue, il est préférable d'utiliser dans la composition de la charge de nitrure de titane, q1i est le composé le plus réactif et formant en réagissant avec le carbone le carbonitrure de titane, produit ayant la résistance mécanique la plus élevée.

On sait que le processus de frittage du nitrure de bore ou des composés réfractaires en l'absence de phase liquide se déroule par recristallisation.

En cas de frittage de courte durée on constate au sein du compact obtenu la présence d'une porosité résiduelle corne cela a lieu dans le procédé conforme au brevet français n0 2174617 mentionné plus haut. En outre, ayant une surface spécifique importante, les poudres de nitrure de bore et de composés réfractaires peuvent absorber des quantités importantes d'eau, d'oxygène, d'azote, etc., ce qui, au cours de la synthèse, peut conduire à la formation d'oxyde de bore B203 et d'autres substances qui compromettent la résistance et, par conséquent, la tenue à l'usure du compact.

Pour parer à cette éventualité, on introduit dans la charge initiale de l'alud nius (sous forme d'une poudre finement dispersée ou sous forme d'un revêtement appliqué sur l'un des constituants de la charge), qui fond au cours de la synthèse, remplit les pores éventuels, réagit avec la vapeur d'eau et les gaz absorbés, en donnant des corps hautement résistants (Al203 ou Al) qui ne compromettent pas sensiblement la résistance mécanique du compact.

En outre la présence d'aluminium, qui est l'un des amorceurs des conversions de phase dans le nitrure de bore, permet d'accélérer quelque peu et de stabiliser le processus de synthèse.

En choisissant la proportion d'aluminium à -introduire au sein de la charge il convient d'observer la règle suivante : la charge doit contenir d'autant plus d'aluminium que la surface spécifique des matières de départ est grande, et inversement.

Au lieu de l'aluminium il est possible d'utiliser le germanium ou le silicium, bien que dans ce dernier cas les résultats soient moins bons
Les outils de coupe réalisés avec le nitrure de bore polycristallin obtenu conformément à l'invention permettent d'usiner avec succès aussi bien les aciers de haute dureté (dureté Bockwell C supérieure à 45) que les aciers de faible dureté ou doux (dureté Bockwell C inférieure à 40), les fontes trempées ou blanchies, les alliages durs et carbures (WC-Co) à teneur en cobalt supérieure à 8 en poids, et plusieurs autres matériaux difficilement usinables L'état de surface des pièces usinées correspond aux classes 7 à 10.

La tenue à l'usure de ces matériaux peut dépasser la tenue à l'usare des carbures (alliages durs) de 10 à 100 fois (suivant les para ètres de coupe et la dureté du matériau à usiner).

Exemple I.

On soumet un mélange de 45% en poids de nitrure de bore wftrtziterde en particules de 0,1 à 1,5 microns, de 53 en poids de nitrure de bore cubique en particules de 0,1 à 10 microns, et de 2k en poids de nitrure de titane (TiN) sous forme d'une poudre monocrikstalline à particules de 100 à 1000 I, à l'action simultanée d'une pression de 80 kilobars et d'une température de 20000C, après quoi on abaisse la température jusqu'à la température ambiante, et la pression, jusqu'à la pression atmosphérique.

Le produit obtenu est un compact polycristallin composé essentiellement de nitrure de bore cubique. les outils destinés à l'usinage au tour fabriqués avec ce compact permettent de travailler l'acier trempé d'une dureté de 60 à 68 unités Boekwell C, aussi bien dans les conditions de tournage de pièces à surface continue que de tournage de pièces à surface discontinue, à une vitessedecoupede60à 120 m/mn, une avance de 0,01 à 0,07 < tr et une profondeur de coupe jusqu'à 1 us La tenue de ces outils de coupe avant le réaffûtage est de 80 à 120 minutes.

On entend par tournage de pièces à surface discontinue, par exemple, l'usinage au tour d'un arbre en acier trempé de 60 à 100 mm de diamètre, comportant une rainure longitudinale d'une largeur de 4 à 5 mm.

Les outils pastillés en carbure (alliage dur) connu VE-8 (92% de WC, 8 de Co) ont dans ces conditions une tenue ne dépassant pas 0,5 mn (tournage de surfaces continues), alors qu'en tournage de pièces à surface discontinue leur destruction est pratiquement instantanée.

Exemple 2.

On soumet un mélange de 93% en poids de nitrure de bore graphitoXde et de 5k en poids de nitrure de titane (TiN) sous forme d'une poudre monocristal laine en particules de 50 à 300 X à l'action simultanée d'une pression de 85 kilobars et d'une température de 20000C pendant 1 minute.

L'analyse radiocristallographique du produit obtenu prouve l'absence de nitrure de bore graphitoide résiduel. Par ailleurs, l'étude aux rayons X d'une matière analogue obtenue par un procédé connu (conformément au brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 852 078), d'après lequel on a utilisé pour la synthèse une poudre de nitrure de titane en particules de 3 à 5 microns, a montré que ladite matière contenait de 5 à 7% en poids de nitrure de bore graphitoide résiduel. Ce n'est qu'après prolongation du temps de synthèse jusqu'à 15 minutes que, dans le produit final, il devient impossible de déceler le nitrure de bore graphitode. Une différence encore plus marquée entre les caractéristiques du matériau conforme à l'invention et du matériau connu a été notée au cours d'essais comparés d'outils de tour à charioter pastillés auxdits matériaux dans les conditions de tournage de pièces à surface discontinue en acier trempé d'une dureté de 58 unités Bockwell C.

A une vitesse de coupe de 80 innfi une avance de 0,04 n'tir tr et une profondeur de coupe 0,2 n, les outils en matériau connu (dont la fabrication a été effectuée avec mise en oeuvre de TiN en particules de 3 à 5 microns) se sont détruits au bout de 0,2 à 0,3 microns minute de travail, alors que les outils pastillés aux compacts obtenus suivant la présente invention ont fonctionné de 5 à 10 minutes.

Exemple 3.

On soumet un mélange de 90% en poids de nitrure de bore wErtzitoide obtenu par compression percutante, de 9% en poids de nitrure de bore graphitoTde ayant subi un traitement préalable par ondes de choc, et de 156 en poids de poudre de carbonitrure de titane Ti CO 4 N0,6 en particules de 50 à 500 i, aux effets d'une pression de 70 kilobars et d'une température de 1750 C. Le produit obtenu contient 5 à 10% en poids de nitrure de bere würtzitoïde résiduel. La microdureté est de 5500 à 6500 kgf/mm.

les outils pastillés aux compacts de ce genre permettent d'usiner efficacement un alliage dur (80% WC + 20% Co) à une vitesse de coupe de 30 à 40 Wmn,une avance de 0,05 -/tr tr et une profondeur de coupe de 0,1 à 0,4mm.

Exemple 4.

On soumet un mélange de 90 en poids de nitrure de bore graphitoide préalablement traité par ondes de choc (80 à 90 kilobars) de 8% en poids de poudre de carbonitrure de titane Ti C0,1 N 9 en particules de 100 à 1000 et de 2k en poids de poudre d'aluminium, à l'action d'une pression de 80 kilobars et d'une température de 20000C.

D'après les données de la radiocristallographie, le produit compact obtenu ne contient pas de nitrure de bore graphitoide résiduel. Les propriétés de coupe du compact sont 1,5 fois supérieures à celles du matériau de l'exemple 2.

Exemple 5.

On conduit les opérations suivant la procédure de l'exemple 4, mais au lieu de carbonitrure de titane répondant à la formule TiCo0,1N0,9 on utilise le carbonitrure de titane répondant à la formule Ti C0k,9N0,1 en particules de dimensions identiques. Lespropriétés de coupe du matériau obtenu sont légèrement inférieures à celles du matériau suivant l'exemple 4 dans les conditions de tournage de surfaces discontinues en acier trempé, tandis que dans le tournage de surfaces continues la tenue du matériau obtenu est 1,2 fois plus élevée.

Exemple 6.

On fritte un mélange de 50% en peids de nitrure de bore cubique en particules de 3 à 5 micrens, de 45% en peids d'un mélange (dans un rappert de 20 : 1) de nitrare de bare würtzitoïde et de mitrare de bere graphitoïde à nembre élevé de défauts, résmltant dn traitement par ende de chec dn mitrura de bere graphiteïde, et de 5% em peids de poudre de berenitrure de titame Ti B 0,2 N0,8 on particules memecristallimes de 50 à 500 #, Ledit frittage est effectmé sous une prossiem de 70 kilebars et à une température de 1700 C. L'espaee réactiommel de la chambre haute pressien a la même ferme que l'ontil de conpe.Après avoir rétabli la température ambiamte et la pression mermale, em fixe l'ébauche obtemme dans un suppert, em effectue son affêtage par une memle diamamtée et em l'essaie em procédamt am temrnage d'mme surface discomtimme em acier trompé d'une dureté de 5@ unités Reckwell
C. A une vitesse de compe de 60 à 80 m/mm, une avance de 0,04 mm/tr et une prefendomr de coupe de 0,2 #, l'eutil a fonctionné 90 mm jusqu'à ce que sa face de dépouille (c'est-à-dire sa face arrière) présemte une usure # @ = 0,25mm.

Exemple 7.

On effectue les opératioms comme dams l'exemple 6, samf qu'am liem de beremitrure de titame répemdamt à la fermale Ti B0,2 N0,2 on mtilise le beremitrure de titame répondamt à la formmle Ti B0,05 N0,95' les dimonsiemn des particmles restamt les mêmes. Les caractéristiques du produit obtemm sont légèrement infériemres à celles dm matériau de l'exemple 6.

Exemple 8.

On soumet um mélamge de 50% em peids de mitrure de bere cubiqne em particules de 1 à 30 mierems, de 40% em peids de mitrare de bare graphitoïde préalablement soumis à um traitement par endes de choc (60 à 70 kilebars), de 3% em poids de beronitrure de titame Ti B0,3N0,7 em particules de 200 à 300 #, et de 2% em peids de pemire d'alumimium, à l'action simultamée d'une pression de 85 kilebars et d'une températmre de 2050 C, ce qui a pour effet de transformer la tetalité du mitrure de bere graphiteïde en nitrare de bere cubique.

La temue à l'usure du matérian fermé et utilisé pour le tourmage d'une surface continue est supérieure de 20% à celle du matérian de l'exemple 6.

Exemple 9.

On soumet un mélange de 68% en poids de nitrure de bore würtzitoïde, de 30% en poids d'une poudre de carbonitrure de titane Ti C0,5 N0,5 en partienles de 100 à 1000 # et de 2% en peids d'aluminium, aux effets d'une pression de 60 kilobars et d'une température de 16000 C.

Dans l'usinage d'une fente trempée ou blanchie à ne vitesse de coupe de 600 iou, ne avance de 0,07 mm et une profondeur de coupe de 03, mm, l'outil constitué par le matériau ainsi obtenu a fonctionné 150 minutes en présentant une usure insignifiante.

Exemple 10
On traite un mélange de 99,8% en poids de nitrure de bore würtzitoïde et de 0,2* en poids d'une poudre de carbonitrure de titane Ti C0,6 N 0,4 en particules de 100 à 500 # en conformité avec les conditions de l'exemple 9.

les caractéristiques du compact fermé sent voisines de celles da matériau de l'exemple I.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, Si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (9)

BEVENDICATIONS

1. Procédé de préparation de nitrure de bore polycristallin sous l'off et de hautes pressions et températures appliquées à une charge contenant du nitrure de bore et des composés réfractaires, caractérisé en ce qu'on utilise lesdits composés réfractaires en particules de 50 à 1000 Al, à raison de 0,1 à 30% en poids

2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise à titre de composés réfractaires des poudres monocristallines de nitrures de métaux de transition en particules de 100 à 1000 A.

3 Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que composé réfractaire le nitrure de titane.

4. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à titre de composé réfractaire on utilise le carbonitrure de titane TiC N ,

où x est un nombre de 0,1 à 0,9,

y est un nombre de 0,9 à 0,1.

5. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise conte composé réfractaire le boroniture de titane Ti B Ny,

où x est un-nombre de 0,05 à 0,30,

y est un nombre de 0,95 à 0,70.

6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise une-charge contenant de 0,1 à 5 en poids d'aluminium.

7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise une charge contenant du nitrure de bore graphitoide, du nitrure de bore wttrtzito5ide, du nitrure de bore cubique ou des mélanges d'au moins deux de ces nitrures.

8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise une charge contenant du nitrure de bore préalablement soumis à une compression par percussion.

9. Nitrure de bore polycristallin caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 8.