ВИЯХ, обеспечивающих химическое взаимодействие BN со связкой с образованием сложных фаз (керамических, интерметаллоидных соединений и др.)- В настоящее время создано большое число материалов посредством спекания зерна ВЫсф со связкой. За рубежом СТМ на основе кубического нитрида бора получают только по этой технологии.

В СССР в настоящее время выпускают композит 05 модификации ИТ (в дальнейшем - композит 05), киборит и ниборит.

Наиболее известными зарубежными материалами являются боразон, амборит и сумиборон (BN).

Уникальные физические и химические свойства (высокая химическая устойчивость, твердость, износостойкость) этих материалов объясняются чисто ковалентным характером связи атомов в нитриде бора в сочетании с высокой локализацией валентных электронов у атомов.

Термостойкость инструментального материала является его важной характеристикой. Приводимый в литературе широкий интервал значений термической устойчивости BN (600-1450 С) объясняется как сложностью физико-химических процессов, происходящих при нагреве BN, так и неопределенностью в какой-то степени термина термостойкость применительно к СТМ.

При рассмотрении термостойкости поликристаллических СТМ на основе алмаза и плотных модификаций нитрида бора (они часто являются композиционными и количество связующего в них может достигать 40 %) следует учитывать, что их термостойкость может определяться как термической устойчивостью BN и алмаза, так и изменением при нагреве свойств связующего и примесей. В свою очередь, термическая устойчивость алмаза и BN на воздухе определяется как термической стабильностью фаз высокого давления, так и их химической стойкостью в данных условиях, в основном относительно окислительных процессов. Следовательно, термическая устойчивость связана с одновременным протеканием двух процессов: окислением алмаза и плотных модификаций нитрида бора кислородом воздуха и обратным фазовым переходом (графити-зацией), поскольку они находятся в термодинамически неравновесном состоянии. Например, заметное количество продуктов коррозии при окислении поверхности композита 10 (гексанита-Р) кислородом воздуха при атмосферном давлении появляется при температуре, превышающей 900 X, через 20-30 мин. Влияние каждого из перечисленных процессов на термостойкость СТМ для каждого конкретного материала следует рассматривать индивидуально, исходя из его состава и структуры.

Твердость - условная характеристика; она зависит от формы наконечника, нагрузки, характера подготовки поверхности к измерениям.

400 еоот;с о /оо гоо зоо

а) б)

500 600 т°с

200 №0 WOOTC

Рис. 1.2. Зависимость твердости HV поликристаллов на основе В N от температуры:

а - для гексаннта-Р, измеренные при нагрузке 500 г; б - для композитов 01 (1), 06 (2) и 10 (3), измеренные при нагрузке 470 г после нагрева пластин; в - для сумнборона BN 200, боразона, твердого сплава КЮ и керамики

Измерение твердости СТМ достаточно сложно из-за соизмеримости в условиях высоких температур твердостей алмазного инден-тора и измеряемых материалов, вследствие чего происходит интенсивное изнашивание инденторов. Температурная зависимость твердости СТМ на основе BN представлена на рис. 1.2. Как видно, в интервале температур 20-1000 °С наблюдается постепенное падение твердости СТМ в 1,5-2 раза. Наблюдаемое некоторыми исследователями снижение твердости при Т > > 1300 °С, вероятно, связано с интенсификацией обратного фазового превращения плотных модификаций нитрида бора.

Предел прочности на сжатие определяют путем сжатия шлифованных по торцам образцов, как правило, цилиндрической формы, между плоско параллельными твердосплавными пластинами на прессе или испытательной машине. При сжатии фиксируют силу, при которой произошло разрушение, а прочность определяют как отношение разрушающей (критической) силы к площади минимального сеченияs Осш = Plfu-

* Обычно НК 0.8HV.

У СТМ (алмаза и BN) отчетливо наблюдается различие в значениях твердости, измеренных наконечниками Виккерса и Кнуп-па *. В области нагрузок Р < 10 Н твердость зависит от нагрузки (не выполняется закон механического подобия Кирпичева-Кика) наблюдается существенная зависимость от нагрузки как восстановленного, так и невосстановленного отпечатков. В области на. грузок Я > 20 Н при измерении индентором Кнуппа удается получить значения твердости, в малой степени зависящие от нагрузки Значения твердости СТМ на основе BN представлены в табл. 1.1

1.1. Физико-механические свойства сверхтвердых материалов па основе нитрида бора (20 °С)

Примечание. Различные значения одного и того же параметра даиы нз разных источников.