Реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления Советский патент 1991 года по МПК B01J3/06 

Изобретение относится к области создания сверхвысокого давления и моисет быть использовано при изготовлении материалов на основе алмаза и кубического нитрида бора.

Известная реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления, содержащая графитовый нагреватель, в котором размещен фигурный вкладыш, отделенный от нагревателя изоляционной прокладкой из гексагонального нитрида бора и обеспечивающий придание из.делию заданной формы, и графитовый стержень, диаметр -которого на 15-20% больше диаметра отверстия в изделии.

Однако такая ячейка имеет недостаточную чистоту поверхности спеченных с ее использованием изделий из сверхтвердых материалов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления для получения изделий из сверхтвердых материалов, содержащая графитовый трубчатый нагреватель с размещенными в нем заготовкой реак- ционного материала и вкладышем из i

00 гексагонального нитрида бора, установленным между нагревателем и заго4 СЛ товкой .

: Однако эта ячейка имеет недостаточную чистоту поверхности изделий из сверхтвердых материалов, соответствующую не более чем второму классу.

Цель изобретения - повышение чистоты поверхности полученных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что реакционная ячейка устройства сверхвысокого давления содержит графитовый трубчатый нагреватель с размещенным в нем образцом реакционной шихты, изолирукшщми прокладками и формообразующим вкладышем, выполненным из смеси гексагонального нитрида бора с 10-80 мас.% тугоплавкого оксида. Отличие предложенной реакционной ячейки заключается в выполнении формообразующего вкладыша из смеси гекса гонального нитрида бора с 10-80 мас.% тугоплавкого оксида. Дополнительное отличие за1шючается в использовании в качестве тугоплавкого используют оксид металла, выбранного из группы: кальций, магмий, алюминий и цирконий. Выполнение вкладышей из чистого гексагонального нитрида бора не позволяет достичь высокой чистоты поверхности получаемых изделий вследствие взаимс1действия мещху материалом вкладьша и реакционным материалом в процессе нагрева под давлением. Введение перечисленных оксидов в состав материала вкладыша позволяет в значительной мере снизить эффект взаимодей ствия и тем самым улучшить качество поверхности изделий. Следует отметить, что вкладыш одновременно выполняет функции формообразующей и изолирующей прокладки, в результате чего его применение приводит к увеличению размеров получаемых изделий. Верхний предел содержания оксидов 80 мас.% определяется снижением прессуемости смеси и трудностью получени вкладьш1ей заданной форм1з1. Уменьшение содержания оксидов ниже 10 мас.% приводит к недопустимому снижению чисто ты поверхности полученных изделий. На чертеже изображена схема предл женной реакционной ячейки устройства сверхвысокого давления. В контейнере 1 установлен нагрева тель 2, в котором размещен образец реакционной шихты 3, и:золирующие про кладки 4 и формообразуюищй вкладыш 5 находящиеся между нагревателем и образцом. Вкладыш 5 может иметь любую форму и установлен по отношению к нагревателю произвольно. Устройство работает следующим об-разом. В контейнере 1 устройства сверхвысокого давления устанавливают графитовый нагреватель 2, В нагревателе 2 размещают изолирующие прокладки 4, изготовленные из смеси гексагонального нитрида бора с 10 мас.% оксида кальция, и формообразующий вкладыш 5 из смеси порошков гексагонального нитрида бора с 10-80 мас.% одного из перечисленных вьш1е оксидов, полученный прессованием смеси-при давлении 6-10 кбар. Затем в ячейку помещают образец реакционной шихты 3, содержащей смесь порошков алмаза АСМ 5/3, кубического нитрида бора ЛП 5 и сплава никель-титан. Порошки сверхтвердых материалов и металлического сплава входят в шихту в соотнощении 3:2 по массе. Смесь подвергают воздействию давления 40 кбар и нагреву до 1130°С в течение 30 с. Затем снижают температуру и давление. Спеченное изделие имеет чистоту поверхности, соответствующую четвертому классу, и форму, соответствующую форме вкладыша. Для сравнения были изготовлены идентичные изделия, но с использованием реакционных ячеек по прототипу и аналогу. Результаты определения чистоты поверхности изделий, полученных с использованием предложенной и известных реакционных ячеек, представлены в таблице. Как следует из данных, приведенных в таблице, в результате использования предложенной реакционной ячейки чистота поверхности спеченных изделий возросла от второго до четвертого класса, что позволяет исключить операцию их последующей шлифовки.

1. РЕАКЦИОННАЯ ЯЧЕЙКА УСТРОЙСТВА СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ для получения сверхтвердых материалов, включающая графитовый трубчатый на- . греватель с размещенными в нем образцом реакционной шихты, изолирующими прокладками и формообразующим вкладышем, уста:новленными между нагревателем и образцом, отличающаяся тем, что, с целью повьш1енчя чистоты поверхности изделий из сверхтвердых материалов, вкладыш выполнен из смеси гексагонального нитрида бора с 10-80 мас.% тугоплавкого оксида. 2. Реакционная ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве тугоплавкого оксида ис-, « пользуют оксид металла, выбранного из группы: кальций, магний, алюминий и цирконий.