SU549935A1 - Способ получени поликристаллического алмазного материала - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ-ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗНОГО МАТЕРИАЛА путем спекани  алмазных частиц со св зующим при температуре выше 1000^С и давлении выше 35 кбар, отличающийс  тем, что, с целью повышени  .прочности поликристаллического материала, в качестве св зующего используют алмазно-графи- товое покрытие, предварительно нанесенное на алмазные частицы.2,Способ по п. 1, отличающийс  тем, что спекание провод т при температуре 1200-1900**Си давлении АО-77 кбар.3.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что спеканию«подвергают алмазные частицы с размером 0,1- 5 мкм с нанесенным алмазно-графитовым. покрытием толщиной 5-30 А.i(Лел>&|ii^ СОООсд

Description

Изобретение относитс  к области получени  сверхтвердых материалов, в частности к методам изготовлени  компактных алмазных поликристаллических материалов, которые могут бы использованы дл  оснащени  буровых инструментов, работающих в услови х динамических нагрузок, лезвийного р жущего иструмента и др. Известны способы, получени  поЛикристаллического алмазного материал включающие спекание алмазных частиц при/ высоком давлении и температуре области устойчивого состо ни  алмаза 1 J, . К недостаткам способов можно отнести повышенную хрупкость получаем материалов. Известны также способы получени  алмазных компактных материалов путе спекани  при высоком давлении и тем пературе алмазных частиц с различными добавками, выполн ющими роль св зующего С2J. Известен также ,способ СЗ}, по которог.у алмазный поликристаллический материал получают спеканием алмазных частиц с добавками бора, титана , тантала, молибдена и других металлов или карбидов при температу ре выше 1300°С и давлении 50 кбэр. Однйко отмечаетс  низка  прочность получаемого материала. Это обусловлено тем, что алмаз сначала графити зируют, потом в области стабильности алмаза преобразуют пограничный слой графита между зернами в алмаз, что возможно только при наличии металла-катализатора (растворител ) так как на поверхности находитс  только графит. Рост алмазного перешейка между зернами начинаетс  со стороны алмазных зерен, алмазы :слу жат подложкой. Взаимна  несориенти рованность подложек и присутствие металла привод т к по влению кристаллических дефектов, св зка облада ет пониженной прочностью. Цель изобретени  - повышение про ности получаемого поликристаллического материала. Это достигаетс  тем, что спе :анию подвергают отдель ные алмазные частицы с эпитаксиальн наращенным на их поверхности покры- тием, состо щим из алмазного и алмазно-графитового слоев. При проведении зпитаксиального наращивани  %лмазо8 непосредствен но на алмазную поверхность осажда 2 етс  углерод со структурой алмаза. Процесс протекает в ме гастабильных услови х, поэтому далее нар ду с продолжающимс  ростом алмаза будут возникать и расти зародыши.графита. Так+1М об1эазом с;оздаетс  переходный алмазно-графитовый слой. Дальнейшее ведение процесса приведет к преимущественному росту графита, который термодинамически стабильнее, чем алмаз. Если графит в алмазно-графитовом слое и в начале графитового сло  имеет относительную ориентацию, то при последующем осаждении углерода ориентаци  тер етс  и начинает образовыватьс  неалмазный углерод сажа . Графитовый слой и сажа  вл ютс  нежелательными дл  ос1 цествлени  спекани  алмазных частиц, поэтому процесс зпитаксиального наращивани  прекращаетс  после нанесени  алмаз- но-графитового сло . Характерный . особенностью переходного алмазно- , графитового сло   вл етс то, что наход щийс  в немграфит легче пербходит в .алмаз,чем просто графит,; благодар  ориентирующему действию поверхности затравочных кристаллов . . Таким образом, если вз ть алмазные, частицы с нанесенным на них алмазно-графитовым покрытием и создать услови , соответствующие термодинамической устойчивости алмазов., то графит перейдет в алмаз при параметрах процесса .более низких чем это следует из диаграммы состо ни  углерода..Алмазно-графитовый слой со структурой алмаза и графита при высоких давлени х -и температурах заполн ет пространство между алмазными частицами (небольшие участки графита позвол ют кристаллам скользить относительно друг друга) и, перейд  в структуру алмаза, позвол ет создать материал-св зку с равномерными по объему свойствами. При этом достигаетс  меньша  дефектность и больша  прочность св зи и прочность самого материала.. Порошки алмаза с эпитаксиально наращенным на их поверхность покрытием могут спекатьс  в устройстве высокого давлени  и температуры любого типа, сггасобом обеспечить получение необходимых давлени  и температуры, П р и М ер Исходный порошок алмаза зернистостью 1/0 мкм с эпитаксиальйо нанесенным алмаэнотрафито35 99354вым покрытием толщиной 10 А помещаютэлемент в. виде цилиндра с диаметром

внутрь трубчатого графитового, нагре-3,5 мм и высотой U мм, вес которовател  с размерами: 7 мм - наружный .го составл ет около 0,5 карат. Предиаметр; А мм - внутренний диаметр;дел прочности получаемого материала

k мм - высота; и закрывают с двух сто-jна сжатие 590 кгс/мм, что превышарон графитовыми дисками. Реакцион-ет прочность материала, полученного

,ный СОСУД подвергают действию давле-известным способом, в t,i раза НИИ 77 кбар и температуры с вы- Кроме того, способ повышает пласдержкой при этих.услови х в течениетичность материала, его термостойЛ мин, после чего понижают темпераг юкость и позвол ет использовать истуру и/давление. В результате полу-ходные алмазные частицы практимесчают поликристаллический алмазный.ки любых размеров.

Claims (3)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗНОГО МАТЕРИАЛА путем спекания алмазных частиц со связующим при температуре выше 1000? С и давлении выше 35 кбар, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности поликристаллического материала, в качестве связующего используют алмазно-графитовое покрытие, предварительно сенное на алмазные частицы.

2. Способ по π. 1, о т л и ю щ и й с я тем, что спекание нанеч а, проводят при температуре 1200-1900°С и давлении 40-77 кбар.

3. Способ по ri. 1, отличающийся тем, что спекание«подвергают алмазные частицы с размером 0,15 мкм с нанесенным алмазно-графитовым. покрытием толщиной 5“30 А.

сл

О с© оо on