SU595255A1

SU595255A1 - Method of manufacturing high-strength material blocks

Info

Publication number: SU595255A1
Application number: SU731948949A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Сирота; Михаил Михайлович Жук
Original assignee: Институт Физики Твердого Тела И Полупроводников Ан Белорусской Сср
Priority date: 1973-07-17
Filing date: 1973-07-17
Publication date: 1978-02-28

Description

1one

Изобретение относитс к области получени сверхтвердых материалов на основе нитрида бора из гексагонального или вюрцитоподобпого нитрида бора в присутствии добавки и может найти иримепепие в промышленности по производству сверхтвердых материалов и в обрабатывающей промышленности.The invention relates to the field of producing superhard materials based on boron nitride from hexagonal or wurtzite-like boron nitride in the presence of an additive and can find irimeras in the industry for the production of superhard materials and in the manufacturing industry.

Известны способы получени сверхтвердых материалов из кубического нитрида бора при высоких температурах и давлени х в присутствии добавок, например, W, Ni, Сг, Be, , .Methods are known for producing superhard materials from cubic boron nitride at high temperatures and pressures in the presence of additives, for example, W, Ni, Cr, Be,.

Недостатком данного способа вл етс недостаточно высока твердость полученных материалов .The disadvantage of this method is that the hardness of the obtained materials is not high enough.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической суш,ности и достигаемому результату вл етс способ получени сверхтвердых материалов из кубического нитрида бора при высоких температурах и давлени х в присутствии добавок боридов тугоплавких металлов и их смесей 2.The closest to the described invention in terms of technical drying is the way to obtain superhard materials from cubic boron nitride at high temperatures and pressures in the presence of borides of refractory metals and their mixtures 2.

Известный способ позвол ет получать высококачественные блоки сверхтвердого материала , однако при этом расходуетс значительное количество дорогих и дефицитных тугоплавких металлов, таких, как титан, вольфрам , тантал, гафний и другие, бориды которых ввод т в исходный гексагональный нитридThe known method allows to obtain high-quality blocks of superhard material, however, this consumes a significant amount of expensive and scarce refractory metals, such as titanium, tungsten, tantalum, hafnium, and others, the borides of which are introduced into the original hexagonal nitride

бора и износостойкость их недостаточна высока .boron and wear resistance is not high enough.

Целью изобретепп вл етс разработка такого способа получени блоков сверхтвердого материала на основе нитрида бора, который позвол л бы получение высококачественного продукта без использовани дефицитных и дорогосто ш,их тугоплавких металлов, а именно в виде их боридов.The aim of the invention is to develop such a method of obtaining blocks of superhard material based on boron nitride, which would allow obtaining a high-quality product without using scarce and expensive, their refractory metals, namely in the form of their borides.

Это достигаетс за счет введени в гексагональный или вюрцитоподобиый нитрид бора, служаш,ий исходным сырьем дл получени кубического нитрида бора, борпдов алюмипи , а также боридов других элементов третьей группы, в количестве до 20% от обш,его веса шихты. Возможно одновременное введение нескольких боридов, но так, чтобы нх общий вес не превышал 20% от веса всей шихты.This is achieved by introducing into the hexagonal or wurtzite-like boron nitride, serving as a raw material for obtaining cubic boron nitride, boards of aluminum, and also borides of other elements of the third group, in an amount up to 20% of the total, its weight of charge. Perhaps the simultaneous introduction of several borides, but so that their total weight does not exceed 20% of the weight of the entire mixture.

В качестве осповного компонента шихты дл получени высокопрочного материала служит гексагональный или вюрцитоподобный нитрид бора, содержание которого в шихте находитс в пределах от 90 до 99 вес. %. Борнды алюмини бориды других элементов третьей группы составл ют от 1 до 20 вес. % шихты. В качестве других боридов третьей группы, помимо боридов алюмини , могут быть использованы бориды сканди , иттри , лантана п др. Правда, в отдельных случа х использование боридов сканди , иттри и лантана не нриводит к удешевлению, однако это компенсируетс высокими физико-механическими свойствами блоков сверхтвердого материала.Hexagonal or wurtzite-like boron nitride is used as the bulk component of the charge for obtaining a high-strength material, the content of which in the charge ranges from 90 to 99 wt. % Aluminum Bordes Borides of other elements of the third group are from 1 to 20 weight. % of the charge. As other borides of the third group, in addition to aluminum borides, scandium, yttrium, lanthanum and other borides can be used. However, in some cases, the use of scandium borides, yttrium and lanthanum does not reduce the cost, but this is compensated for by the high physical and mechanical properties of the blocks superhard material.

Из приготовленной и тщательно перемешанной шихты прессуют заготовку, которую помещают в камеру высокого давлени и подвергают ее воздействию высоких давлений (свыше 50 кбар) и температур (свыше 1500°С). Врем воздействи давлени и темнературы на заготовку колеблетс от 10 сек до 3 мин. После синтеза получают высокопрочный материал в виде плотного поликристаллического блока, состо щего из взаимных твердых растворов кубического нитрида бора и борида , упрочн ющего св зи между отдельными кристаллами, снижающего хрупкость блока и повышающего его прочность, и соответственно его эксплуатационные качества. Поликристаллические блоки из полученного материала могут быть.иснользованы в качестве режущей части лезвийного инструмента: резцов, буровых инструментов, фрез.From the prepared and thoroughly mixed charge, the billet is pressed, which is placed in a high pressure chamber and subjected to high pressure (over 50 kbar) and temperatures (over 1500 ° C). The time of pressure and temperature on the workpiece varies from 10 seconds to 3 minutes. After synthesis, a high-strength material is obtained in the form of a dense polycrystalline block consisting of mutual solid solutions of cubic boron nitride and boride, strengthening the bond between individual crystals, reducing the fragility of the block and increasing its strength, and, accordingly, its performance. Polycrystalline blocks of the material obtained can be used as the cutting part of the blade tool: cutters, drilling tools, cutters.

Пример 1. Приготавливали шихту, состо щую из 95 вес. % гексагонального нитрида бора и 5 вес. % борида алюмини . После тщательного неремешивани из шихты прессовали заготовку, которую нодвергали воздействию давлени в 60 кбар и температуры в 1900°С в течение 2 мин. После синтеза был получен высококачественный поликристаллический блок кубического нитрида бора.Example 1. A mixture consisting of 95 wt. % hexagonal boron nitride and 5 wt. % boride aluminum. After careful unmixing, the billet was pressed into a billet, which was subjected to a pressure of 60 kbar and a temperature of 1900 ° C for 2 minutes. After synthesis, a high-quality polycrystalline block of cubic boron nitride was obtained.

Пример 2. Шихта составлена из 15 вес. % борида лантана и 85 вес. % гексагонального нитрида бора. Заготовка подвергалась воздействию давлени в 60 кбар при температуре 1800°С в течение 1 мин. Был получен высокотвердый и прочный ноликристаллический блок, имевший высокие режущие свойства. Пример 3. Шихта составлена из 20 вес. % борида алюмини и 80 вес. % гексагонального нитрида бора. Заготовка из шихты была подвергнута воздействию давлени в 70 кбар при температуре 2100°С в течение 30 сек. Получен плотный, высококачественный блок.Example 2. The mixture is composed of 15 weight. % of lanthanum boride and 85 wt. % hexagonal boron nitride. The preform was subjected to a pressure of 60 kbar at a temperature of 1800 ° C for 1 minute. A highly hard and durable ncrystalline block was obtained, which had high cutting properties. Example 3. The mixture is composed of 20 wt. % aluminum boride and 80 wt. % hexagonal boron nitride. The billet of the mixture was subjected to a pressure of 70 kbar at a temperature of 2100 ° C for 30 seconds. Received dense, high-quality block.

Насто щий способ получени высокопрочного материала позвол ет получать высококачественные блоки сверхтвердого материала, имеющие высокую твердость, химическиThe present method of producing high-strength material makes it possible to obtain high-quality blocks of superhard material, having high hardness, chemically

инертные к черным металлам, обладающие высокой термостойкостью и хорошими режущими характеристиками.inert to ferrous metals, having high heat resistance and good cutting characteristics.

Claims

1. A method for producing high-strength material blocks by treating a mixture based on boron nitride with a boride additive at a temperature. above 1500 ° C and a pressure of more than 60 kbar, characterized in that, in order to increase wear resistance, the boride of Group P1 of the Periodic System or a mixture of borides is used as an additive.

2. A method according to claim 1, characterized in that aluminum borides are used as an additive.

Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent No. 3233988, cl. 51-307, 1966.

2. USSR author's certificate No. 324823, cl. From 01B to 21/06, 1970.