Синтетические поликристаллические алмазы АСПК
Синтетические поликристаллические алмазы АСПК, синтез которых осуществлен в ИФВД АН СССР, представляют собой плотные поликристаллические образования с однородной мелкозернистой структурой. Их получают из графита при синтезе в присутствии металлорастворителей. Выпускаются алмазы в виде цилиндров диаметром 2, 3 и 4 мм, длиной до 4 мм. Подобно всем поликристаллическим материалам прочность АСПК с увеличением размеров снижается меньше, чем прочность природных монокристаллических алмазов.
По динамической прочности, определенной на установке
избирательного дробления УДА-2, синтетические алмазы АСПК в ряде случаев
превосходят природные монокристаллические.
Преимущество синтетических алмазов
по сопротивлению ударным нагрузкам растет с увеличением размеров сравниваемых
материалов.
Исследования термостойкости синтетических алмазов показали, что основным фактором, определяющим и ограничивающим их термостойкость в условиях свободного прокаливания при атмосферном давлении, является образование при температурах 600-700°С многочисленных трещин под влиянием термических напряжений. При прокаливании в условиях всестороннего высокого давления растрескивание прекращается и их термостойкость, равно как и термостойкость природных алмазов, ограничивается лишь процессом графитизации.
Графитизация, а вместе с ней и резкое падение прочности в
условиях контакта с порошковой смесью BK15+Ni при атмосферном давлении и
5-минутной выдержке заметно проявляется у АСПК при 950-1000°С. В отличии от
графитизации монокристаллических алмазов, развивающейся с поверхности,
графитизация поликристаллических алмазов носит объемный характер, что объясняет
высокую ее интенсивность. При этом примеси способствуют обратному переходу
алмаза в графит и определяют значительное снижение температуры их графитизации
по сравнению с природными алмазами. С повышением давления при прокаливании АСПК
возрастает их термостойкость.
Синтетические алмазы поликристаллического строения СВСП
Синтетические алмазы поликристаллического строения СВСП представляют собой цилиндрические зерна размером 4x4 мм, массой 0,6-6,8 кар, имеют светло-серый цвет; могут поставляться в дробленом виде (АРСЗ, АРС4).
Благодаря повышенной термостойкости СВСП может использоваться для
оснащения буровых коронок, изготавливаемых по обычной
технологии методом спекания матрицы. Износостойкость СВСП не уступает этому
показателю у природных алмазов.
Физико-механические свойства СВСП
| Прочность на сжатие, МПа | 4000 - 5000 |
| Твердость, МПа | 150000 |
| Термостойкость, °С | 1100 - 1200 |
Синтетические монокристаллические алмазы
Таблица 2.21. Изменение показателя прочности порошка синтетического и природного алмазов после термообработки при температуре 1473 К
| Марка | Зернистость, мкм | Показатель прочности, Н | Коэффициент снижения прочности | |
| исходного | после нагрева | |||
| SDA-100 | 500/400 200/160 |
239 102 |
49,9 38,2 |
4,79 2,67 |
| MSD | 500/400 | 278 | 104 | 2,67 |
| MBS | 200/160 | 57,7 | 25,3 | 2,28 |
| ACT | 500/400 200/160 |
207 79 |
69,3 31,9 |
2,99 2,48 |
| Природный алмаз | 500/400 200/160 |
1499 339 |
1460 324 |
1,02
1,03 |
Славутич
Cверхтвердый материал, разработанный ИСМ НАН Украины, уступает природным алмазам по износостойкости, но превосходит их по прочности Изготавливается в виде штабиков или пластин любой формы. Этот материал широко применяется для армирования долот, предназначенных для глубокого бурения скважин на нефть и газ, а также для правящего инструмента
Эльбор
Разновидность кубического нитрида бора (КНБ), выпускается АО «Абразивный завод Ильич» (г.Санкт-Петербург). Для породоразрушающего инструмента используется эльбор-Р в виде цилиндрических заготовок диаметром 4 мм, высотой 5 мм и массой 0,8 кар.
Физико-механические свойства эльбора-Р
| Плотноть, кг/м3 | (3,31 - 3,39)х103 |
| Модуль упругости, МПа | 8850-6650 |
| Микротвердость, МПа | 700-800 |
| Предел прочности на сжатие, МПа | 19-21 |
| Теплопроводность, Вт/(м-К) | (0,3-0,6)х102 |
| Термостойкость, °С | 1100-1200 |
Бельбор
Разновидность кубического нитрида бора, синтезирован Институтом физики твердого тела и полупроводников (ИФТиПП) АН Республики Беларусь. Применяется для оснащения породоразрушающего инструмента при бурении скважин в горных породах VI-VIII и частично IX категорий по буримости.
