ИСТИНА

Применение композиционных материалов на основе алмаза с металлической связующей фазой позволяет существенно повысить производительность инструмента как при механообработке цветных сплавов и волокнистых композиционных материалов, так и разработке нефтяных и газовых месторождений, поэтому композиты на основе алмаза все более активно вытесняют «классический» твердосплавный инструмент в данных отраслях промышленности. Известно, что сверхтвердые композиты на основе алмаза имеют наибольшую микротвердость (свыше 50 ГПа). Однако при механической обработке чугунов, сталей и сплавов, содержащих железо, никель и кобальт, происходит реакция на границе резания обрабатываемый материал - режущая кромка, что приводит к катастрофическому износу инструмента из поликристаллического алмаза. Алмаз обладает более низкой термостойкостью по сравнению с другим сверхтвердым материалом - кубическим нитридом бора. Так, окисление алмаза на воздухе при нормальном давлении начинается при 600ºC, а обратный переход в графит - около 900ºC, в то время как кубический нитрид бора стабилен при температурах свыше 1000°C и обладает высокой химической инертностью и стойкостью к окислению. Проблемы применения алмазных композитов возникают и в добывающей отрасли, хотя их значительное превосходство по сравнению с твердым сплавом не вызывает сомнений. Так, коммерчески доступные алмазно-твердосплавные вставки для бурового инструмента имеют низкую термостойкость из-за входящей в состав композита связующей металлической фазы - кобальта. Сверхтвердые композиты на основе кубического нитрида бора в данной отрасли практически не применяются, хотя на мягких породах, содержащих железо и никель, можно получить целый ряд преимуществ от применения таких композитов как по сравнению с алмазом, так и твердым сплавом. На сегодняшний день актуальной задачей является разработка технологии получения новых термостойких композиционных материалов на основе алмаза с металлической нанокаталитической связующей фазой и добавками тугоплавких компонентов. Целью данной работы является разработка модифицированных составов композиционного материала на основе алмаза с введением наноразмерных каталитических добавок металлов и иных тугоплавких компонентов, а также подбор термобарических параметров спекания с целью улучшения его эксплуатационных характеристик по сравнению с существующими композитами на основе алмаза с кобальтовой связкой. На первом этапе исследования проводили изучение системы алмаз-кобальт для определения взаимодействия на границах фаз. Термобарическую обработку образцов проводили при давлениях 6-8 ГПа и температурах 1400-1600ºC. Для оценки морфологии межзеренных границ в алмазном композиционном материале была подготовлена серия фольг, изготовленных методом ФИП (фокусированный ионный пучок) при помощи электронно-ионного микроскопа FEI HELIOS NanoLab 660. Подготовленные фольги исследовались в просвечивающем электронном микроскопе FEI Tecnai F2 G20 с ЭДС приставкой EDAX и с приставкой EELS. Таким образом, по результатам ПЭМ области границы раздела фаз алмаз-кобальт обнаружено образование нанокристаллитов размером менее 10 нм, состоящих из метастабильных фаз кобальта и углерода, что также подтверждено другими исследователями.