шихта для получения алмазосодержащего материала

Формула изобретения

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА, содержащая порошки гидрида титана, алюминия, меди, алмаза, титана, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Титан - 28,8 - 57,0

Алюминий - 0,54 - 2,85

Медь - 7,8 - 26,6

Алмаз - 3,0 - 28,5

Сажа - 3,6 - 13,3

Гидрид титана - 5 - 40

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к экзотермическим смесям для получения композиционных материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Известна шихта для получения связи алмазосодержащего материала, включающая порошки титана, алюминия, меди в следующем соотношении, мас.%: титан 5-70; медь 35-90; алюминий 5 [1].

Недостатками этой шихты являются повышенные энергозатраты в связи с необходимостью дополнительного подогрева перед осуществлением термореакционного спекания, а также невысокая износостойкость и прочность в связи с пластичностью интерметаллидной связки.

Наиболее близкой к предлагаемой является шихта, включающая порошки титана, алюминия, меди, сажи и синтетического алмаза при следующем соотношении компонентов, мас. % : титан 48-60; алюминий 0,9-3; медь 13-28; сажа 6-14; алмаз 5-30 [2].

Недостатками такой шихты являются низкая износостойкость и прочность материала, обусловленная высокой пластичностью интерметаллидной связки, а также значительная пористость материала.

Сущность изобретения заключается в том, что шихта для получения алмазосодержащего материала, содержащая порошки титана, меди, алюминия, алмаза, сажи, дополнительно содержит порошок гидрида титана (ТiН₂) при следующем соотношении компонентов, мас. % : Титан 28,8-57 Алюминий 0,54-2,85 Медь 7,8-26,6 Алмаз 3-28,5 Сажа 3,6-13,3 Гидрид титана 5-40

Введение порошка гидрида титана дисперсностью 63/20 мкм в количестве 5-40 мас. % в смесь порошков титана, меди, алюминия, сажи и синтетического алмаза приводит к тому, что в результате нагрева гидрида титана в волне горения СВС происходит его разложение с выделением водорода, который играет роль восстановительной защитной атмосферы. Синтез в таких условиях приводит к лучшей сохранности алмаза и его прочностных свойств. Улучшается адгезия алмаза к связке, что приводит к увеличению прочностных свойств материала в целом. Вследствие этого увеличивается износостойкость получаемого материала. Фильтрация выделяющегося при разложении гидрида титана водорода в направлении распространения волны горения приводит к увеличению скорости горения смеси, что ведет к снижению пористости конечного продукта. Введение в смесь гидрида титана в количестве менее 5 мас.% не приводит к улучшению свойств из-за недостаточного количества образующегося водорода. При введении гидрида титана в количестве превышающем 40 мас.% ,сильно снижается экзотермика смеси и не удается осуществить синтез в режиме СВС.

Предложенный состав шихты иллюстрируется примерами, приведенными в табл.1.

П р и м е р. Готовят исходную экзотермическую шихту из порошков титана марки ПТМ (дисперсность частиц менее 63 мкм), алюминия АСД-1 (дисперностью 5 мкм), меди марки ПМЭ (дисперсностью 5 мкм), сажи марки П804Т, алмаза марки АС-20 (дисперсностью 160/125 мкм) и гидрида титана (дисперсностью 63/20 мкм). Состав шихты указан в табл.1.

Смешение проводят в шаровой мельнице объемом 7 л при соотношении масс шаров и шихты 3: 1 в течение 10-12 ч. После этого шихту прессуют в брикеты диаметром 48 мм и высотой 15 мм до относительной плотности 0,60. Брикет размещают в реакционной камере, устанавливают инициирующую вольфрамовую спираль в контакт с шихтой и инициируют реакцию горения. После этого, спустя 5 с к продуктам синтеза прикладывают давление 100 МПа и выдерживают в течение 10 с. Сбрасывают давление, извлекают заготовку из пресс-формы и охлаждают в песке. После охлаждения продуктов синтеза готовятся образцы для проведения испытаний.

Износостойкость определялась по относительной величине убыли массы алмазосодержащего стандартного образца размером 10х10х30 мм в условиях абразивного трения со скоростью 400 об/мин в паре с карбидом кремния за время, равное 10 ч под нагрузкой 10 МПа. Убыль массы составляла 2,2%. Износостойкость материала, синтезированного из шихты данного состава, приведена в табл.2.

Определение прочности рекуперированных алмазных зерен проводилось согласно ГОСТ 9206-80 на установке ПА-4Э.

Степень уменьшения прочности алмазных зерен и характеристики полученных материалов приведены в табл.2.

Износостойкость = ( ) 100.

Из приведенных выше таблиц видно, что износостойкость увеличивается на 1,2-2,8% , пористость снижается на 0,8-3,1%, а степень уменьшения прочности алмазного зерна снижается на 2-5%.