Повышение эксплуатационных характеристик твердосплавных алмазосодержащих композитов при диффузионной металлизации алмазной компоненты в процессе спекания с пропиткой. I. Обоснование эффективности гибридной технологии синтеза

Для повышения химической и механической адгезии частиц природного алмаза с твердосплавной матрицей при синтезе алмазно-абразивных композитов предложена гибридная технология, совмещающая в одном технологическом цикле термодиффузионную металлизацию алмаза и спекание по разработанной схеме самодозируемой пропитки. Технология исключает повторный нагрев металлизированного покрытия (МП), при котором происходит его деструкция и усиливается графитизация алмаза, что ограничивает применение метода металлизации для улучшения алмазоудержания и со- здания высокофункциональных композитов инструментального назначения. Формирование и сохранение адгезионно-прочного МП подтверждено экспериментами, моделирующими условия высоко- температурного взаимодействия алмаза с карбидообразующим металлом и твердосплавной матрицей при спекании специальных образцов по режимам разработанного технологического процесса. Структурно-фазовое состояние переходной зоны изучено методами растровой электронной микро- скопии (РЭМ), рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа (РФА) поверхностей раздела контакта алмаз-матрица, полученных при испытаниях специальных образцов на прочность. Изготовлены опытные и контрольные образцы алмазных карандашей, сравнительные испытания эксплуатационных свойств которых подтвердили эффективность разработанной гибридной технологии для создания высокоресурсного алмазного инструмента.

1. Исонкин А.М., Богданов Р.К. Влияние ме- таллизации алмазов на показатели работоспо- собности буровых коронок // Науковi працi ДонНТУ. Серiя «Гiрничо-геологiчна». 2011. №14. С.158–163.

2. Коновалов В.А., Ткач В.Н., Шатохин В.В.

3. Разрушение металлической связки при высокоскоростном циклическом нагружении алмазного зерна. Породоразрушающий и металлобрабаты- вающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения // Сб. научных тру- дов ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины. Киев, 2009. № 12. C. 504–508.

4. Tillmann W., Tolan M., Lopes-Dias N.F. et al. Influence of chromium as carbide forming doping element on the diamond retention in diamond tools

5. //International Conference on Stone and Concrete Machining (ICSCM). 2015. Т.3. P. 21–30.

6. Шарин П.П., Яковлева С.П., Гоголев В.Е., Васильева М.И. Структурная организация высо- коизносостойких алмазосодержащих компози- тов на основе твердосплавных порошков, полу- ченных методом спекания с пропиткой медью // Перспективные материалы. 2015. № 6. C. 66–77.

7. Schubert T., Trindade B., Weißgärber T., Kie- back B. Interfacial design of Cu-based composites prepared by powder metallurgy for heat sink appli- cations // Materials Science and Engineering. 2008.

8. V. 475, №1–2. P. 39–44.

9. Яхутлов М.М., Карамурзов Б.С., Беров З.Ж., Батыров У.Д., Нартыжев Р.М. Направ- ленное формирование межфазной границы ал- маз-матрица с использованием нанопокрытий // Изв. Кабардино-Балкарского госуниверситета. 2011. Т. 1, №4. С. 23–25.

10. Локтюшин В.А., Гуревич Л.М. Получение нанотолщинных металлических покрытий на сверхтвердых материалах методом термодиффу- зионной металлизации // Изв. Волжского госу- дарственного технического университета. 2009.

11. T. 11, № 3. C. 50–54.

12. Hsieh Y.Z., Chen J.F., Lin S.T. Pressureless sintering of metal-bonded diamond particle compo- site blocks //Journal of materials science. 2000. Т. 35, №. 21. P. 5383–5387.

13. Шарин П.П., Никитин Г.М., Лебедев М.П., Атласов В.П., Гоголев В.Е., Попов В.И. Способ получения композиционной алмазосодержащей матрицы с повышенным алмазоудержанием на основе твердосплавных порошковых смесей. Заявка на выдачу патента РФ на изобретение № 2015132568 от 04. 08. 2015.

14. Шарин П.П., Никитин Г.М., Лебедев М.П., Махарова С.Н., Гоголев В.Е., Атласов В.П. Спо- соб соединения монокристалла алмаза с метал- лами. Заявка на выдачу патента РФ на изобре- тение № 2015141663 от 30. 09. 2015.

15. Шарин П.П., Лебедев М. П., Гоголев В.Е., Ноговицын Р.Г., Слободчиков П.А. Способ изго- товления алмазных инструментов. Патент РФ

16. №2478455. Опубл. 10. 04. 2012.