Способ получения сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нитрида бора

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нитрнда бора. Целью изобретения является увеличение прочности материала и режущей способности резцов, изготов ..ленных нз этих, материалов. Для осуществления способа на порошок кубнческого Нитрида бора накладывают металлическую составляющую в количестве 6-30 мас.%, состоящую из магния, алюминия, лантана, их сплавов между собой и с элементами из ряда молибдена , кремния, меди, взятыми в виде пластины, стержня или цилиндра, и подвергают Давлению от 5 до 60 кбар при температуре 800-1800 С, выдерживают 1-3 мин. с SS (Л

11% О!1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й А ВТОРСНОМЪР СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ -КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23.06.91. Вюл. 0 23, (21) 4039524/02 (22) 19.03.86 (71) Институт физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина ..(72) Г. А. Дубнцкий, Л. A. Климова, Е. Е..Семенова, Е. И. Огнева и E. Н, Яковлев (53) 621.762.016(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9,!096827, кл. В 22 F 3/26 1981.

Патент США Н 4138252, . кп. 75"244, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДОГО

КОМПОЗИЦИОННОГО ИАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ

КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к полу(51)5 С 0! В 21 064 В 22 F 3/!4 чению сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нит,рида бора. Целью изобретения является увеличение прочности материала и ревущей способности резцов, изготовленных из этих материалов. Для осуществления способа на порошок куби.ческого нитрида бора накладывают металлическую составляющую в количест" ве 6-30 мас.%, состоящую из магния, алюминия, лантана, их сплавов между собой и с элементами иэ,ряда молибдена, кремния, меди, взятыми в виде пластины, стеркня или цилиндра, и подвергают давлению от 5 до 60 кбар при температуре 800-1800 С, выдерживают 1-3 мин.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению сверхтвердого кампозиционнага, материала на основе кубического ннт" рида бора, и может быть использовано, например, в инструментах с высокими режущими свойствами, а также в качестве конструкционного материала.

Цель изобретения — увеличение прочности и режущей способности мате" риала, Цель достигается тем, что сверх" твердый порошок кубического нитрида бора с размером зерна ат 1 да 100мкм пропитывают металлом из ряда Mg, Al

La их. сплавами между собой и с зле=

Б ! в виде, пластины, стержня, цилиндра, слоя порошка н т.п,, в количестве от

6 до ЗО мас._#_ по отношению к массе кристаллов кубического нитрида бора, подвергают давлению от 5 до 60 кбар о и затем нагревают до 800-1800 С, выдерживают в течение 1-3 мин. Высокие прочностные и режущие свойства в выбранных диапазонах давлений и температур обеспечивают тем, ч"а поступающий между кристаллами кубического нитрида бора металл оо""разует. тонкие пленки до 40 мкм, взаимодействуя с поверхностью кристаллов кубического нитрида -бора, обеспечивая прочное сцепление между кристаллами в получаемом материале, слу= жит средой, передающей давление на кристаллы кубического нитрида бора, препятствует образованию графитопо- . добнога нитрида бора. Начиная с температуры 050 С, металлы частично или полностью превращаются и нитриды и бориды, которые обладают высокой тер-" мостойкостью„ прочностью и илмическиинертны, также обеспечивают прочное сцепление между кристаллами в полу" чаемом материале и усиливают проч" ностные и режущие свойства получае" мого материала.

П р и и g р 1 8 контейнере ка меры высокого давления размещают графитавый стаканчик, внутренний диаметр которого 4,5 им, высота 7,4 мм„ экранированный внутри танталом толщиной 0,05 мм; на дно стаканчика. насыпают слой порошка кубического иитрида бора толщиной да 0„5 мм, на него помещают алюминиевую пластину ф 1 5 @д 1 1 мм (алюм;ичий Мр талл д чес кий г ранулирова нный, марки — "чистый", ТУ V 3568-52), чта составляет

6 мас.7. от массы кубического нитрида бора, затем засыпают оставшуюся .часть кубического нитрида бора, общая навеска кубического нитрнда бора

0,15 г, с размерам зерна 40 мкм, закрывают танталовой и графитовой

1Q крышками и подвергают давлению

60 кбар, затем нагревают до 1800 С со скоростью 100 град/с, выдерживают две минуты и снижают давлечне до атмосферного и температуру до комнатной. Полученный материал представляет собой компактный, черного цвета, сверхтвердый (твердость по Виккерсу

HV = 6000 кгс/мм ) монолитный образец 9 4,2 мм 4,0 мм, имеет предел и

20 прочности при сжатии С„,„ = 390кг/мм .

П р и и е р 2. Аналогичен примеру 1, только берут цилиндрическую трубчатую "àãîòîâêó 9 внут. 6 мм, h = 6 мм иэ сплава алюминий (80 мас.7) — лантан (10 мас.%) — молибден (10 мас.%). Количество сплава составляет 30 мас.% по отношению к массе порошка кубического нитрида бора,, который берут в количестве

0,45 г (размер частиц 5 мкм), и размещают внутри трубчатой заготовки.

Создают давление 30 кбар, температу". о ру повышают до-1600 С и выдерживают

1.мнн. Полученный материал. имеет

G = 400 кг/мм

П р и и е р 3. Аналогичен примеру 1-„ толька металлическую заготовку берут иэ сплава алюминия с кремнием (14 мас.X), медью (17 мас„7) и магнием (2 мас.X), что составляет

15 мас.% от массы кубического нитри" да бора, составляющие подвергают давлению 45 кбар и нагревают са скоростью 50 град/с до 1050 С, выдерживают в течение 1 мин, поднимают температуру со скоростью 100 град/с до

1450 С и выдерживают в течение<

1,5 мин. ПолученньИ материал имеет

f3., =- 450 _#_7. /MR

Пример 4. Лналогичен примеру 1 только берут металлическую за. готовку иэ лантана. Иетапл берут в количестве 18 мыс.% по отношению к . кубическсму нитриду бора. Создают давление 40 кбар и повышают температуру до 1500 C. Выдерживают 1,5 мин.

Полученный материал имеет прочность

1 пас 280 кг/мм

Формула изобретения

Составитель С. Багрова

Редактор Н. Козлова Техред M.Ходанич Корректор А. Зимокосов

Тираж 315 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2569

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 э !390

П р и м ; р 5. Аналогичен при" меру 1, только металлическую заготовку прессуют иэ порошка Mg создают давление 40 кбар, температуру повью шают до 1100 С н выдерживают 2 мин.

Полученный материал имеет G„

= 320 кг/мм .

Резцы, изготовленные иэ материала, полученного по примерам 1 — - 5, 10 заточенные по стандартной методике, имеют следующие геометрические параметры режущей части: передний угол

t = -10 гл. задний угол К = е о

12, угол наклона главной режущей 15

0 о кромки h - =О, углы в плане g = 35 с, 15 радиус при вершине резца = 0,7-0,8 мм.

Испытания проводились на такарновинторезном станке с постоянной пода- 20 чей s = 0,07 мм/об и глубиной резания С = 0,3 мм, скорость резания

120 и/мин, до износа по задней грани

h = 0,3 при точении сталей ШХ-15 и

ХВГ, твердостью HHC.48-62, стойкость 25 резцов составляла от 2 ч 30 мин до

3 ч 40 мин, чистота обработки поверхности соответствует 7-8 классу.

Прочность образцов сверхтвердого композиционного материала, полученного по известному способу, составила

340 кг/мм, режущая способность резцов, изготовленных иэ этого материала, не превышает 45 мин .

Способ получения сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нитрнда бора, включающий горячее прессование порошка кубического нитрида бора и металлической составляющей, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью увеличения прочности и режущей способности материала, металлическую составляющую изготавливают в виде пластины или цилиндра, выполненных иэ металлов, выбранных из группы, содержащей магний, алюминий, лантан, или их сплавов, легированных молибденом, кремнием, медью,