Дослідження та обґрунтування вибору технології виготовлення і термічної обробки матриць (сталь Р6М5) та скріплювальних кілець (сталь 35ХГСА) АВТ на основі встановленого зв’язку між їхніми структурними особливостями та їх механічними властивостями.
Аннотация к работе
Слід відзначити, що при синтезі НТМ частка витрат на виготовлення сталевих АВТ складає від 15 до 25 % від загальних витрат на синтез і має тенденцію до постійного збільшення, що повязано зі зростанням цін на матеріали. Бакуля відповідно до наступних науково-дослідних тем: 0745 «Дослідження і розробка високопродуктивних ресурсозберігаючих технологій синтезу алмазів і кубічного нітриду бора з керованим вмістом шліфпорошків заданих марок і зернистостей» (№ державної реєстрації 0198U007085); 0747 «Дослідження і компютерне моделювання напружено-деформованого стану та процесів теплообміну в елементах малогабаритних установок високого тиску для тривалого вирощування монокристалів алмазу» (№ державної реєстрації 0101U006658); 0754 «Створення та дослідне застосування нового обладнання високих тисків для роботи із подовженими циклами вирощування монокристалів алмазу» (№ державної реєстрації 0106U004173). Задачі дослідження включали: виявлення закономірностей пластичної деформації і характеру руйнування сталевих матриць АВТ при синтезі НТМ; встановлення залежності довговічності сталевих матриць АВТ при малоцикловій утомі від їхніх механічних властивостей; визначення впливу високого тиску і температури на мікроструктуру і механічні властивості сталі Р6М5, отриманої різними методами; визначення впливу режиму термічної обробки матриць зі сталі Р6М5, отриманої різними методами, на їхню мікроструктуру і механічні властивості; вивчення впливу ступеню попередньої пластичної деформації заготовок скріплювальних кілець АВТ зі сталі 35ХГСА на їхні механічні властивості; обґрунтування технології виготовлення АВТ з підвищеними експлуатаційними характеристиками для синтезу НТМ; виготовлення дослідних партій АВТ з підвищеними експлуатаційними характеристиками та їх випробування при синтезі НТМ в умовах промислового виробництва. Предмет досліджень: експлуатаційні характеристики АВТ зі сталевими матрицями при синтезі НТМ з урахуванням напружено-деформованого стану, мікроструктури і механічних властивостей сталевих матриць і скріплювальних кілець АВТ. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно і його особистий внесок полягає в підготовці вихідних даних для розрахунку напружено-деформованого стану та довговічності сталевих матриць АВТ в умовах малоциклової утоми; виготовленні зразків для металографічних, рентгеноструктурних і мікрорентгеноспектральних досліджень, а також для дослідження механічних властивостей при стисканні зразків із сталі Р6М5 та аналізу характерних видів руйнування матриць АВТ при синтезі НТМ; проведенні експериментів з дослідження впливу високого тиску і температури на мікроструктуру і механічні властивості сталевих матриць АВТ; проведенні експериментів з механіко-термічної обробки скріплювальних кілець АВТ із сталі 35ХГСА; розробці рекомендацій з виготовлення сталевих АВТ з підвищеними експлуатаційними характеристиками, виготовленні дослідних партій та їх дослідженні при синтезі НТМ.Перший розділ містить огляд літературних даних, де розглянуті особливості конструкції основних типів апаратів високого тиску для синтезу НТМ та обґрунтовані можливі шляхи підвищення експлуатаційних характеристик сталевих апаратів типу «ковадла із заглибленнями», які широко використовуються в Україні та країнах СНД для синтезу НТМ. Показано, що незважаючи на різноманіття конструкцій, для наукових досліджень при високому тиску і температурі та промислового виробництва НТМ використовують переважно апарати трьох типів: ковадла із заглибленнями, циліндричні та багатопуансонні конструкції. Серед вказаних основних типів апаратів високого тиску, апарати типу «ковадла із заглибленнями» вирізняються найбільш простою конструкцією, вони найбільш технологічні у виготовленні, зручні в обслуговуванні, забезпечують високу продуктивність при виробництві НТМ, синтез яких здійснюють при порівняно короткому часі, дають можливість використання для синтезу НТМ малогабаритних і порівняно простих по конструкції пресових установок. Бакуля, для синтезу монокристалічних НТМ (алмазні порошки марок АС15-АС160, порошки КНБ марок КР, КВ, ЛКВ та ін.) і спікання полікристалів на їхній основі при тиску до 5,5 ГПА та температурі до 1500 ОС була розроблена і вперше у світовій практиці впроваджена в промислове виробництво гама сталевих АВТ для синтезу НТМ при зусиллях навантаження 20-25 МН, де їхнє використання було найбільш ефективним.Для дослідження впливу високого тиску і температури на мікроструктуру і механічні властивості зразків із сталі Р6М5 використовували АВТ, за допомогою якого створювали необхідні тиск та температуру. Ступінь деформації заготовок при пластичній деформації осадкою визначали за формулою d = (h-h1)/h де h і h1 - висота заготовки до і після деформації відповідно. З розрахунку виходить, що для того, щоб у матриці не виникала пластична деформація, величина границі текучості при стисканні її матеріалу повинна складати не менше 4500 МПА. Оскільки значна пластична деформація та нагрівання до температур, в інтервалі яких спостері