Некоторые сведения из истории синтеза кубического нитрида бора для лезвийного режущего инструмента (часть 4)

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. Бутузов В.П., Безруков Г.Н., Давидченко П.И., Литвин Ю.А. Экспериментальное изучение распределения температуры в рабочей камере установок высокого давления. Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры.: Наука, 1968.

2. Стрелец Х.Л., Тайц А.Ю., Гуляницкий Б.С. Металлургия магния.: еталлургиздат. 1950. 492 с.

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

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

5. Bundy F.P. Diamond Synthesis with Non-conventional Catalyst-solvents. Nature. 1973. Vol. 241, No 5385. P. 116-118.

6. Шарупин Б.Н. Структура и свойства пиронитрида бора. Сб. Химическое газофазное осаждение тугоплавких неорганических материалов. Л.: ГИПХ, 1976. C. 66-101.

7. А.С. СССР № 453040. Способ получения композиционного материала / Верещагин Л.Ф., Преображенский А.Я., Степанов В.А. // Заявл. 23.08.71.

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

9. Николаенко В.А., Банеева М.И. Измерение температуры в камерах высокого давления с помощью облученного алмаза // Синтетические алмазы. 1972. № 1. C. 19.

10. Брэдли К. Применение техники высоких давлений при исследовании твердого тела. М.: Мир, 1972. 372 с.

11. Bohr S., Haubner R., Lux B. Comparative aspects of c-BN and diamond CVD // Diamond and Related Materials. 1995. Vol. 4, No 5-6. P. 714-719.

12. Bartl A., Bohr S., Haubner R., Lux D. A comparison of low-pressure CVD synthesis of diamond and c-BN // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1996. Vol. 14, No 1-3. P. 145-157.

13. Kalss W., Haubner R., Lux B. Preparation of BN films in the B-N-F system // Diamond and Related Materials. 1998. Vol. 7, No 2-5. P. 369-375.

14. Vickery R. C. Synthesis of Boron Phosphide and Nitride. Nature. 1959. Vol. 184. P. 268.

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

16. Патент РФ № 2160224. Способ получения пиролитического нитрида бора / Шарупин Б.Н., Тупицина Е.В., Осмаков А.С., Маметьев Р.Ю. // от 10.12.00. Заявл. 08.09.99.

17. Патент РФ № 2059025. Тигель из нитрида бора и способ его получения / Файникл Р.Л. // от 27.04.96. Заявл. 05.06.91.

18. Патент РФ № 2108284. Способ получения порошкообразного нитрида бора / Дедов Н.В., Дорда Ф.А., Кондаков В.М., Малый Е.Н., Ситников Н.И. // от 10.04.98. Заявл. 15.08.96.

19. Yarnell A. The Many Facets of Man-made Diamonds // Chemical and Engineering News. 2004. Vol. 82, No 5. P. 26-31.