Наукові основи спікання композитів на основі алмазу при високому тиску - Автореферат

Проте в більшості робіт із спікання алмазних порошків в умовах високих тисків, навіть нанометричного діапазону, взаємодія газів з алмазами в умовах спікання не враховувалась, їхній вплив на процес спікання не досліджувався. Метою роботи була розробка науково обгрунтованих принципів одержання алмазних полікристалічних монофазних матеріалів та композитів інструментального призначення на основі встановлення закономірностей впливу технологічних факторів (тиску, температури, тривалості) на процеси ущільнення порошків і формування структури та фізико-механічні властивості (твердість, міцність, тріщиностійкість) матеріалів. Таким чином, для зясування механізму спікання алмазного порошку під дією високого тиску і вибору адекватної моделі спікання необхідно одержати надійні експериментальні дані про зміну пористості системи з часом в залежності від тиску і температури, при цьому необхідно враховувати їхню зміну в процесі спікання. Аналіз взаємодії алмазу з газами атмосфери, в першу чергу з киснем, показав, що графітизація в закритому обємі як при атмосферному, так і при високому тисках може здійснюватись через газову фазу, оскільки із-за різниці між термодинамічними характеристиками алмазу і графіту реакція окислення для алмазу іде в прямому, а для графіту - в зворотному напрямках. Оцінка зміни тиску за рахунок температурного розширення й усадки деталей АВТ здійснюється шляхом чисельного рішення рівняння: , де mi ? маса, ri, ? густина елементів спорядження вихідна і після спікання, p ? вихідний тиск при кімнатній температурі T0, px ? тиск, який створюється при спіканні, ai ? коефіцієнт термічного розширення, ? стисливість матеріалів елементів спорядження при температурі Ti,, boi, b1i ? при кімнатній температурі, N ? число елементів комірки високого тиску.На основі вивчення впливу тиску, температури, активуючих добавок, газового середовища, вакуумної обробки на процеси ущільнення алмазних порошків різної дисперсності, формування структури та фізико-механічних властивостей полікристалів і композитів на їх основі розвязана науково-технічна проблема створення алмазного полікристалічного композиційного матеріалу, в якому поєднуються високі твердість, міцність і термостійкість, що має велике народногосподарське значення. Основні висновки і результати дисертації полягають у наступному: Запропоновано модель руйнування частинок алмазного порошку під дією високого тиску. Розроблено метод розрахунку зміни тиску в робочому обємі АВТ в процесі спікання на основі даних про зміну густини та фазового складу матеріалів деталей АВТ. Встановлено, що за рахунок зменшення тертя між частинками алмазного порошку шляхом хіміко-термічної обробки відбувається прискорення ущільнення при дії високого тиску та температури, що веде до формування суцільних міжзеренних границь в значній частині обєму полікристалу, повній відсутності графіту в міжзеренних проміжках, більш високій деформованості зерен, а також до транскристалітного типу руйнування полікристала практично по всьому його обєму. Присутність рідини, яка змочує алмаз, прискорює ущільнення за рахунок зменшення ефективного значення внутрішнього тертя системи алмазних частинок, але не перевершує величину максимального ущільнення, яке досягається при твердофазному спіканні.