Спекание нанопорошков алмаза

В работах [2—4] показано, что различные виды воздействия на исходные нанопорошки алмазов и подготовленную шихту: химическое модифицирование поверхности частиц в сочетании с вакуумной очисткой и дегазацией, предварительная механическая активация, например, методом холодного изостатическо-го прессования, а также использование активирующих процесс спекания добавок — позволяет улучшить физико-механические свойства спеченных материалов.

Наиболее эффективным подходом к улучшению физико-механических свойств поликристаллов алмаза на основе нанопорошков является поиск оптимального режима спекания шихты, содержащей активирующие добавки, выполняющие роль как растворителей углерода (Со, Ni, Fe, их сплавы и др.) так и ингибиторов роста зерен. При этом шихта должна пройти предварительный этап механической активации.

Целью данной работы было исследование влияния условий спекания на формирование структуры и свойства наноалмазных композитов.

В качестве исходного материала использовали смеси нанопорошков алмаза статического синтеза АСМ5 0,1/0 и АСМ5 0,5/0, не подвергавшиеся предварительной химической очистке и термообработке в вакууме, фракционный и примесный состав которых соответствовал ДСТУ 3292-95 [5]. В качестве активирующих процесс спекания добавок были выбраны растворители углерода на основе кобальта, которые в исходной шихте составляли 5—15%(масс.).

Подготовленную смесь активировали методом многократного изостатического прессования при давлениях от 1,1 до 5,0 ГПа. Спекание проводили в аппарате высокого давления (АВД) типа «тороид» с диаметром центрального углубления 13 мм, рассчитанном на проведение процессов при давлениях до 8,0 ГПа. Спекание шихты проводили при давлении 8,0 ГПа, температуре 2000 К, продолжительность спекания составляла 20—30 с.