39. Группы поликристаллических сверхтвердых материалов.

Поликристаллические материалы на основе алмаза по физико-механическим свойствам существенно отличаются от монокристаллов. Они изотропны, имеют высокую износостойкость, значительно превосходят монокристаллы по трещиностойкости (ударной вязкости).

Поликристаллические СТМ (ПСТМ) на основе алмаза делятся на 4 группы:

1 группа СТМ, получаемые при высоких давлениях и температурах путём превращения графита в алмаз в присутствии специально вводимых металлов или сплавов катализаторов. К этой группе относится поликристаллы типа «баллас» (АСБ) и «карбонадо» (АСПК). Синтетические балласы и карбонадо имеют природные поликристаллические аналоги.

2 группа ПСТМ, получаемые спеканием алмазных порошков в условиях высоких статических давлений и температур. Поликристаллы имеют повышенную термостойкостью. Однако этот метод требует для своей реализации значительно более высоких давлении.

3 группа ПСТМ. получаемые при высоких статических давлениях и температурах на подложке или в обойме из твердого сплава или стали.

4 группа - ПСТМ, получаемые методом спекания алмазных порошков при более низких давлениях (до 1.9 ГПа) в присутствии связующего материала.

40. Высокопрочные алмазные поликристаллы для изготовления инструмента

Инструменты из «карбонадо» применяются во многих отраслях промышленности: станкостроении, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, авиастроении, машиностроении для легкой и пищевой промышленности, для лезвийной обработки цветных металлов, титановых сплавов, выглаживания сырых и закаленных сталей.

Применяемый для этих целей «карбонадо» должен обладать:

- низким коэффициентом трения;

- высокими значениями тепло- и температуропроводности, обеспечивающими сравнительно низкие температуры в зоне резания и позволяющими производить обработку на высоких скоростях резания, достигающих 1000м/мин;

- высокой износостойкостью, обеспечивающей размерную стойкость и длительную работу инструмента без переналадок.

При обработке цветных металлов в контактных слоях не возникает высокой температуры при реальных режимах резания и при увеличении скорости до 1000 м/мин (значения коэффициента трения не меняет).

Выглаживатели из АСПК изготавливают со сферической поверхностью алмазной поверхности с размерами радиуса сферы от 0.5 до 4 мм через 0,5 мм.

Главными показателями качества алмазных резцов являются прочность и износостойкость режущей кромки. Исследование прочности режущей кромки резцов с определенными геометрическими параметрами (задний угол 10°; передний угон -2е: главный угол в плане 45е: вспомогательный угол в тане 15°: радиус при вершине 1,0 мм), изготовленных из прочных «карбонадо», проводили методом «ломающей подачи».

Наиболее значительной потенциальной областью применения поликристаллов алмаза является их использование для изготовления волок, в том числе для замены натуральных алмазов.

Следующим направлением применения разработанных алмазных поликристаллов является изготовление из них струеформирующих сопел и насадок, которые используются для газо- и жидкостноабразивной резки и обработки различных материалов (металлы, керамика, различные горные породы и пр.). Обработка изделии происходит за счет воздействия абразивных частиц (кварцевый песок), которые с большой скоростью подаются через сопло в газовой или .жидкостной струе. С помощью подобных установок возможна резка различных материалов при заготовительных операциях, в особенности там, где огневая резка принципиально не применяется (резка органосодержащих композиционных материалов, например при утилизации военной техники), либо там, где нагрев разрезаемого материала нежелателен из-за возможных изменений в структуре или прочностных характеристиках: очистка внутренних поверхностей трубопроводов различных теплообменных систем от отложений, поскольку возможно использование длинномерных гибких питающих шлангов малого диаметра (катеторов): вероятность использования подобных устройств в двигателях коррекции орбиты в ракетной технике.

До последнего времени в качестве материалов для сопел и насадок использовали минералокерамику, корунд, сапфир или твердые сплавы. Эффективность использования установок с таким оснащением невысока, поскольку ресурс работы таких сопел и насадок низок. Однако стойкость сопла из корунда при давлении гидроструи 25 атм. и при расходе абразива (кварцевый песок) 10 г/мин составляет менее 4 мин. Поэтому до последнего времени подобные установки имели весьма ограниченные области применения В настоящее время изготовление сопел и насадок проводится из нового типа алмазного поликристалла с уникальной стойкостью к абразивному износу, с применение м технологии лазерной обработки, позволяющей получать изделия необходимой формы без снижения прочностных характеристик алмаза. Технология и изготовления таких сопел разработана МИСиС.