Аппарат высокого давления с увеличенным реакционным объемом для спекания композитов на основе кубического нитрида бора

Abstract

Разработан аппарат высокого давления (АВД) типа наковальни с углублением новой конструкции с увеличенным до 132 см³ рабочим объемом при диаметре реакционной ячейки 60 мм. В аппарате достигнуто давление 5 ГПа при усилии его сжатия прессом 50 МН. В таком АВД можно спекать заготовки из композитов на основе кубического нитрида бора в форме цилиндра диаметром 45-48 мм и высотой до 36,0 мм, рекомендуемые для изготовления пуансонов полости высокого давления шести- и восъмипуансонных АВД, предназначенных для создания давления более 10 ГПа. Работоспособность аппаратов, оснащенных матрицами из закаленной инструментальной стали и твердого сплава, при создании высокого давления подтверждена как расчетом методом конечных элементов их напряженно-деформированного состояния с применением оригинальных методик, разработанных в ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины, так и испытанием опытных образцов.

Розроблено апарат високого тиску (АВТ) типу ковадла із заглибленням нової конструкції зі збільшеним до 132 см³ робочим об'ємом при діаметрі реакційної комірки 60 мм. В апараті досягнуто тиск 5 ГПа при зусиллі його стискання пресом 50 МИ. У такому апараті можливо спікати циліндричні заготовки з композитів на основі кубічного нітриду бору діаметром 45—48 мм і висотою до 36,0 мм, що рекомендуються для виготовлення пуансонів порожнини високого тиску шести- та восьмипуансонних АВТ, призначених для створення тиску понад 10 ГПа. Роботоздатність апаратів, оснащених матрицями із загартованої інструментальної сталі та твердого сплаву, при створенні високого тиску підтверджена як розрахунком методом скінченних елементів їх напружено-деформованого стану із застосуванням оригінальних методик, розроблених в ІНМ ім. В. М. Бакуля НАН України, так і випробуванням дослідних зразків.

A new design of the high pressure apparatus (HPA) of the “anvil with recess ” type with an increased to 132 cm³ working 'volume and a reaction cell diameter of 60 mm was developed. Pressure of 5 GPa at the press compression force of 50 MN has been reached. HPA allows sintering the compacts of CBN based composites in the form of a cylinder with a diameter of 45—48 mm and a height of 36.0 mm. Compacts are recommended for the production of anvils for high-pressure cell of 6 and 8 anvils HPA, designed for generation pressures above 10 GPa. Efficiency of the HPA at high pressure creation is confirmed by numerical simulation of stress-strain state of the HPA elements as well as by prototype testing. Hardened tool steel and tungsten carbide 'were examined as a dies-material.