Процессы и технологии синтеза алмазных поликристаллических композиционных материалов на основе разработанных сплавов-катализаторов Ni–X(Mo, Cr, Ti, B) (26.10.2009)

Автор: Лаптев Александр Иванович

Лаптев Александр Иванович

Процессы и технологии синтеза алмазных

поликристаллических композиционных

материалов на основе разработанных

сплавов-катализаторов Ni–X(Mo, Cr, Ti, B)

Специальность 05.16.06 - Порошковая

металлургия и композиционные материалы

Автореферат диссертации на соискание

ученой степени доктора технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

профессор

член корреспондент РАН, Костиков Валерий Иванович

доктор физико-математических наук,

профессор Бланк Владимир Давыдович

доктор химических наук,

профессор Спицин Борис Владимирович

Ведущая организация: Открытое акционерное общество "Московское производственное объединение по выпуску алмазного инструмента" (ОАО "МПО по ВАИ")

Защита диссертации состоится 09 декабря 2009 г. В 14 30 в аудитории К-541 на заседании диссертационного совета Д 212.132.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" по адресу: 119049, Москва, Крымский вал, д.3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Автореферат разослан ‘’ ‘’___________2009г.

Справки по телефону: 638-44-64

Ученый секретарь

диссертационного совета Т.А. Лобова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Развитие современной промышленности невозможно без использования сверхтвердых материалов, в частности, поликристаллических алмазов в различных областях: машиностроении, строительстве, геологоразведке. Одним из перспективных направлений получения поликристаллических алмазов является их синтез из углеграфитовых материалов. Приоритет синтеза поликристаллических алмазов принадлежит отечественной физике высоких давлений. Впервые в мире поликристаллы типа карбонадо были синтезированы коллективом ученых Института физики высоких давлений РАН под руководством академика Л.Ф. Верещагина. Эти поликристаллы обладают уникальной твердостью. Однако для получения высококачественных поликристаллов требуются экстремально высокие параметры синтеза (давления выше 10 ГПа при температурах выше 2000К). Достижение таких условий в настоящее время является трудной технической задачей. Твердосплавная технологическая оснастка под действием огромных нагрузок быстро разрушается, что приводит к повышенному расходу твердого сплава и из-за изменения режимов синтеза поликристаллы получаются нестабильного качества. Поэтому требуется применение дорогостоящего контроля механических свойств каждого синтезированного образца, что приводит к значительному увеличению себестоимости. Кроме этого, невысокая термостойкость поликристаллических алмазов из-за большого содержания сплавов-катализаторов сдерживает широкое их использование в алмазном инструменте. Механизмы образования поликристаллических алмазов, формирования их структуры и влияния на нее условий синтеза, состава и свойств сплава-катализатора, свойств исходного углеродного материала и других факторов до настоящего времени остаются дискуссионными. Поэтому разработка эффективных процессов синтеза алмазных поликристаллических композиционных материалов (АПКМ) для применения в различном алмазном инструменте несомненно является актуальной.

Цель работы.

Изучение механизма и кинетики формирования алмазных поликристаллических композиционных материалов при использовании сплавов-катализаторов системы Ni-X(Mo, Cr, Ti, B) и на этой основе разработка технологий и организация серийного производства АПКМ повышенной прочности широкой области применения.

Для достижения поставленной цели в работе решали следующие задачи:

- исследование закономерностей синтеза АПКМ и механизмов инфильтрации расплавов-катализаторов в зависимости от условий синтеза;

- изучение физических, химических и механических свойств, особенностей структуры АПКМ в зависимости от условий их получения и состава;

- разработка новых составов катализаторов, позволяющих повысить прочность, износостойкость и термостойкость АПКМ.

- исследование влияния генезиса искусственных графитов на синтез АПКМ и разработка критерия их выбора для синтеза высококачественных алмазных композитов;

- создание и внедрение в производство технологии изготовления легированных катализаторов методами порошковой металлургии и последующего синтеза АКПМ с изготовлением алмазного инструмента повышенной износостойкости различного назначения.

Методики исследования.

Работа выполнена с применением современной аппаратуры высокого давления (до 12 ГПа), привлечением современных физико-химических методов анализа: химического, спектрального и микрорентгеноспектрального, рентгенофазового и рентгеноструктурного, электронно-оптического, металлографического, фрактографического, дифференциально-термического; с использованием современных методов определения механических свойств и абразивной стойкости алмазных поликристаллов. Определение технологических параметров разработанного алмазного инструмента проводилось на современных стендах и серийном оборудовании. В работе также использовалась вычислительная техника для расчета рентгенограмм и профилограмм, а также обработки полученных экспериментальных зависимостей.

Научная новизна.


загрузка...