Некоторые сведения из истории синтеза кубического нитрида бора для лезвийного режущего инструмента (часть 1)

Приведены материалы, показывающие историю создания лезвийного инструмента на основе кубического нитрида бора, а также современное состояние производства отечественных режущих сверхтвердых материалов. Рассмотрены параметры превращения гексагонального нитрида бора в кубическую форму и показано, что главную роль в этом процессе играют газофазные транспортные реакции с участием водорода. Отмечено сходство между процессами газофазного синтеза графита и гексагонального нитрида бора, а также получения алмаза и кубического нитрида бора, хотя синтез алмаза уже осуществляется и прямо из метана, и косвенным путем - из графита. Показано, что для кубического нитрида бора существует аналогичная схема, и если до настоящего времени реализован лишь косвенный процесс синтеза кубической структуры из гексагональной модификации в устройстве высокого давления, это не означает, что алмазоподобный нитрид бора нельзя получить непосредственно из газообразных соединений бора и азота. Представлены положительные результаты исследований по синтезу кубического нитрида бора в условиях, вообще исключающих всякое давление на исходную шихту из гексагонального нитрида бора и металла-катализатора. Описаны предполагаемые условия газофазного синтеза кубического нитрида бора из соединений бора и азота при нормальном давлении и приведено описание установки для реализации процесса. Для газофазного синтеза кубического нитрида бора без применения сверхвысоких давлений требуется создать условия СВЧ-нагрева, аналогичные таковым для синтеза алмаза из метана, то есть повысить подводимую удельную мощность, а также опытным путем установить оптимальную концентрацию исходных для получения КНБ газообразных веществ, содержащих бор и азот.

графит, алмаз, кубический нитрид бора, газофазный синтез, устройство высокого давления, graphite, diamond, cubic boron nitride, gas-phase synthesis, high-pressure device

1. Wentorf R.H. Cubic Form of Boron Nitride // The Journal of Chemical Physics. 1957. Vol. 26, No. 4. P. 956.

2. Wentorf R.H. Abrasive Material and Preparation Thereof. US Patent No 2947617, Aug. 02, 1960. Filed Jan. 06, 1958.

3. Wentorf R.H. Synthesis of the Cubic form of Boron Nitride // The Journal of Chemical Physics. 1961. Vol. 34, No. 3. P. 809-812.

4. Bundy F.P., Wentorf R.H. Direct Transformation of Hexagonal Boron Nitride to Denser Forms // The Journal of Chemical Physics. 1963. Vol. 38, №. 5. P. 1144.

5. Wentorf R.H. Growth of Large Cubic Form of Boron Nitride. US Patent No 3192015, June 29, 1965. Filed Apr. 01, 1963.

6. Wentorf R.H. Process for Making Cubic Crystal Boron Nitride. US Patent No 3150929, Sept. 29, 1964. Filed Jan. 17, 1963.

7. Wentorf R.H., Rocco W.A. Verfahren zur Herstellung von kubischen Bornitrid. Deutsches Patentamt, Offenlegungsschrift 2232225, 11.06.1973.

8. Wentorf R.H., De Lai A.J. Cubic Boron Nitride Compact and Method for its Production. US Patent No 3233988, Feb. 08, 1966. Filed May 19, 1964.

9. Wentorf R.H., Rocco W.A. Cubic Boron Nitride Sintered Carbide Abrasive Bodies. US Patent No 3767371, Oct. 23, 1973. Filed July 01, 1971.

10. Birle J.D., Wentorf R.H., Rocco W.A. Abrasive Boron Nitride Particles Containing Phosphorus. US Patent No 3881890, May 06, 1975. Filed Apr. 20, 1973.

11. De Vries R.C., Hills B., Fleischer J.F. Continuous Growth of Cubic Boron Nitride. US Patent No 3772428, Nov. 13, 1973. Filed Jan. 28, 1971.

12. De Vries R.C., Hills B., Fleischer J.F. Cubic Boron Nitride Preparation from Lithium-Boron-Nitrogen Mixtures. US Patent No 3701826, Oct. 31, 1972. Filed Jan. 28, 1971.

13. De Vries R.C., Fleischer J.F. Phase Equilibria Pertinent to the Growth of Cubic Boron Nitride // Journal of Crystal Growth. 1972. No. 13/14. P. 88-92.

14. Corrigan F.R., Bundy F.P. Directs Transitions Among the Allotropic Forms of Boron Nitride at High Pressures and Temperatures // The Journal of Chemical Physics. 1975. Vol. 63, No. 9. P. 3812.

15. Шарупин Б.Н. Структура и свойства пиронитрида бора. В сб. Химическое газофазное осаждение тугоплавких неорганических материалов. Л.: ГИПХ, 1976. С. 66-101.

16. Порада А.Н., Гасик М.И. Электротермия неорганических материалов. М.: Металлургия, 1990.

17. Дигонский В.В. (научный руководитель темы), Фельдгун Л.И., Сохор М.И., Фарафонтов В.И., Блинков В.А., Андрощук А.Ф., Вильк Ю.Н., Никитина Т.П., Орданьян С.С., Ткаченко Н.Н. Совершенствование технологических процессов получения композитных материалов на основе нитрида бора методами синтеза и спекания. Отчет ВНИИАШ по теме: 9-76 (1977).

18. Лысанов В.С., Букин В.А., Глаговский Б.А., Боровский Г.В., Ипполитов Г.М., Каменкович А.С., Кремень З.И., Попов С.А., Филоненко Н.Е. Эльбор в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1978.

19. Bradley R.S., Munro D.C., Whitefild M. The Reactivity and Polymorphism of Selected Nitrides at High Temperatures and High Pressures // Journ. Inorg. Nucl. Chem. 1966. Vol. 28. P. 1803-1812.

20. Saito H., Ushio M., Hagao S. Synthesis of Cubic Boron Nitride // Yogyo-Kyokai Shi. 1969. Vol. 78, No. 893. P. 7.