Наукоёмкие производства сверхтвёрдых материалов

Однако этот способ можнолишь условно назвать горячим прессованием.[2]3.Сверхтвёрдые материалы Сверхтвёрдые материалы — это материалы, обладающих высочайшей твердостью.К о группам сверхтвердых материалов относят алмазы, нитрид бора (эльбор, боразон), а также оксид алюминия (корунд) и нитрид кремния, победит, оксид циркония, карбид кремния, диборид рения .[3]Сверхтвердые материалы в металлорежущем инструменте.Одним из представителей сверхтвердых материалов является– алмаз. Однако с точки зрения использования в металлорежущем инструменте он не всегда оказывается эффективным, поскольку обладает сравнительно низкой теплостойкостью. Кроме того, у алмаза недостаточно высокая ударная вязкость, из-за чего режущие кромки алмазного инструмента крошатся при интенсивной металлообработке. О таком аспекте, как запредельная цена алмазного инструмента, упоминать, наверное, вообще не требуется.[4]Ограничения в применении природных алмазов в металлорежущих инструментах привели к появлению технологий синтеза искусственных алмазоподобных материалов на основе углерода. В их число входят следующие.Поликристалл карбонит.Композитные алмазы.Синтетические карбонады.Кристаллы из алмазной крошки с металлической связкой (железо, кобальт, хром).Эти материалы обладают высокой упругостью. А ещё их прочность позволяет переносить значительные сдавливающие нагрузки. Это позволяет использовать алмазную синтетику в большинстве типовых металлорежущих инструментов – фрезах, токарных резцах, свёрла[5]При всех достоинствах искусственных алмазов они не способны обеспечить высокую точность металлообработки в случаях, когда допустимы лишь микронные погрешности. Это вынудило учёных на поиск альтернативных решений, и наиболее удачным из них по соотношению цены и качества стали соединения азота и бора. Удивительно, но два неметалла дали в результате материал, который по твёрдости уверенно спорит с любыми металлами и даже с самим алмазом. Этим соединением является нитрид бора.Относительно этого материала следует сказать, что существует несколько его модификаций, и далеко не все могут использоваться в металлорежущих инструментах. Наибольшую эффективность показывает разновидность нитрида бора, получившая название «эльбор». Его кристаллическая решётка представляет собой сверхплотно упорядоченные кубики микроскопического размера. Правда, твёрдость эльбора не дотягивает до показателей даже синтетических алмазов, но превышает этот параметр у твёрдых сплавов, традиционно используемых в металлообработке, и составляет около 50 ГПа.[4]Преимущество нитрида бора в плане обеспечения точности металлообработки состоит в более высокой, чем у алмазов, теплостойкости. Как раз эта характеристика и позволяет использовать эльбор для чистовых операций. При этом, так же, как и алмаз, он без труда режет цементованные и закалённые стали с минимальным послойным снятием металла.Материал, непосредственно наносимый на кромки фрез и резцов, изготавливается двумя способами. Первый – это синтез в специальных установках. Второй метод применяется чаще и представляет собой спекание следующих порошкообразных бор-азотных поликристаллов:гексагональный нитрид бора (ГНБ); кубический нитрид бора, полученный из ГНБ способом прямой трансформации; кубический нитрид бора, полученный из ГНБ способом композитного перехода; киборит, полученный из поликристаллического порошка с помощью катализаторов.Данные материалы не такие твёрдые, как естественные алмазы, но они устойчивы к сильному нагреву. Кроме того, эти поликристаллы без ущерба переносят цикличность высоких температур. И, наконец, их самым большим достоинством является химическая инертность по отношению к железу – они не взаимодействуют с металлом заготовки, что и определяет высокую степень чистоты металлообработки.[4]Оксиид алюминия (корунд)  — бинарное соединение алюминия и кислорода.  В модификации корунд имеет атомную кристаллическую решётку Оксид алюминия – корунд.[3]Нитрид кремния Формула нитрида кремния: Si3N4. материал, который находит свое применение во многих областях промышленности. Он относится к группе неоксидной керамики, так как не содержит атомы кислорода.[3]Победит  — разговорное название группы твёрдых сплавов ВК4, ВК6, ВК8, ВК10, Т15К6, состоящих на 90% из карбида вольфрама,  10% кобальта в небольшого количества углерода. Обладет высокой твёрдостью (80—90 по шкале Роквелла. Применяются при бурении горных пород, в металлообработке (в качестве резцов и т. д.), деревообработке и в качестве ответственных деталей, для которых требуется высокая твёрдость или жаропрочность.[3]Оксид циркония — ZrO2. Оксид циркония — один из наиболее тугоплавких оксидов металлов..[3]В промышленности диоксид циркония используется в производстве огнеупоров. Применяется в стоматологии для изготовления зубных коронок. Применяется в качестве сверхтвёрдого материала.Карбид кремния -  химическое соединение кремния с углеродом. Химическая формула SiC. В природе встречается в виде редкого минерала — муассанита. Первым способом использования карбида кремния было использование в качестве абразива. .[3]Карбид бора —  соединение бора с углеродом, имеющее формулу B4C При нормальных условиях — чёрные кристаллы. Впервые получен в 1893 г. А.Муассаном  путём восстановления оксида бора B2O3 углеродом при 2000 °C.[3]В промышленных масштабах карбид бора получают из борной кислоты и нефтяного кокса Карбид бора применяется для изготовления шлифовальных и абразивных материалов, химической посуды, защитных пластин для бронежилетов, в электронике и ядерной промышленности Также, широкое применение нашло при изготовлении сопел пескоструйных машин Изделия из карбида бора получают методом горячего прессования при температуре 2000…2450 °C и давлении 20…35 МПа.[3]ЗаключениеНесмотря на то что промышленность твердых и сверхтвердых сплавов довольна молода производство сверхтвердых сплавов в настоящее время находится на достаточном уровне, ведутся глубокие исследования, связанные с возможностью повышения эксплуатационных свойств твердых сплавов и расширение сферы их применения ЛИТЕРАТУРА1.Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. Издательство "Металлургия",Металлургия,-М: 1975, 447 с.2.Твердые сплавы / Киффер Р., Бенезовский Ф.; под ред. Третьякова В.И. - М.: Металлургия, 1971. – 392 с.3.Википедия. [Электронный ресурс]: - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/4.Сверхтвердые материалы в металлорежущем инструменте [Электронный ресурс]: - Режим доступа: https://www.nordwesttool.ru/statyi/sverhtvyordye-materialy/5.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.