Сверхтвердые материалы : определение свойств сверхтвердых материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 

 

№ 2415 

Кафедра функциональных наносистем и высокотемпературных 
материалов 

Н.И. Полушин 
А.А. Ермолаев 
А.И. Лаптев 

Сверхтвердые материалы

Определение свойств  
сверхтвердых материалов 

Практикум 

Допущено Учебно-методическим объединением высших 
 учебных заведений РФ по образованию в области  
материаловедения, технологии материалов и покрытий  
в качестве учебного пособия для студентов высших  
учебных заведений, обучающихся по направлению  
подготовки бакалавров 150100 «Материаловедение  
и технологии материалов» и специальности 150701  
«Физико-химия процессов и материалов» 

Москва  2014 

УДК 66.09 
 
П53 

Р е ц е н з е н т ы :  
канд. физ.-мат. наук, доц. Ю.А. Пустов; 
д-р хим. наук Б.В. Спицын (ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина РАН) 

Полушин, Н.И. 
П53  
Сверхтвердые материалы : определение свойств сверхтвердых материалов : практикум / Н.И. Полушин, А.А. Ермолаев, 
А.И. Лаптев. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 51 с. 
ISBN 978-5-87623-795-8 

В практикуме представлены работы, посвященные определению свойств 

порошков сверхтвердых материалов (алмаза и кубического нитрида бора). 
Методически работы базируются на ГОСТ 9206–80 «Порошки алмазные».  
Практикум предназначен для студентов, обучающихся по направлению 
150100 «Материаловедение и технологии материалов» (квалификация бакалавр) и по специальностям 150701 «Физико-химия процессов и материалов», 
210602 «Наноматериалы», а также для студентов других направлений. 

УДК 66.09 

ISBN 978-5-87623-795-8 
© Н.И. Полушин, 
А.А. Ермолаев, 
А.И. Лаптев, 2014 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение....................................................................................................4 
1. Определение зернового состава алмазных шлифпорошков.............5 
2. Определение зернового состава алмазных микропорошков ..........14 
3. Определение коэффициента формы зерен алмазных  
шлифпорошков .......................................................................................20 
4. Определение показателя статической прочности алмазных 
шлифпорошков .......................................................................................22 
5. Определение содержания растворимых примесей  в алмазных 
шлифпорошках .......................................................................................26 
6. Определение примесей  в алмазных микропорошках.....................29 
7. Определение содержания влаги  в алмазных порошках.................31 
8. Определение абразивной способности алмазных  
микропорошков.......................................................................................33 
9. Испытание алмазных микропорошков на шероховатость  
обработанной ими поверхности............................................................36 
10. Определение морфологических характеристик алмазных 
шлифпорошков .......................................................................................38 
11. Определение показателя динамической прочности   
алмазных шлифпорошков......................................................................40 
12. Классификация алмазных шлифпорошков на вибростоле ...........45 
Библиографический список...................................................................50 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

При решении актуальных задач наука и современная промышленность не могут обойтись без сверхтвердых материалов, обладающих 
уникальными физико-химическими свойствами. В настоящее время 
основной областью использования порошков природных алмазов 
является производство абразивного инструмента для резки, шлифовки, полировки и точной обработки изделий из металлов, сплавов 
и минералов. 
Для поддержания и улучшения эксплутационных свойств порошков природных и синтетических алмазов, предназначенных для изготовления алмазного инструмента и применения в незакрепленном 
состоянии в виде паст и суспензий, необходимо соблюдать установленные требования к порошкам. 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СОСТАВА 
АЛМАЗНЫХ ШЛИФПОРОШКОВ 

К шлифпорошкам относятся алмазные порошки с размером зерен 
от 40 до 630 мкм (2500 мкм), получаемые методом рассева исходного 
сырья на ситах. Качество шлифпорошков контролируют: методом ситового анализа – зерновой состав по массе; методом микроскопического 
анализа – коэффициент формы; в качестве основной характеристики 
определяют статическую или динамическую прочность. 
Для классификации алмазных шлифпорошков по зернистости широкое применение получили вибросита различных конструкций. 
Вибросито состоит из вибростолика и комплекта сит, закрепляемых 
на нем. В комплекте сита располагаются по убывающей размера 
ячейки сверху вниз. Снизу под комплект сит ставится поддон. Сверху 
комплект закрывается крышкой. Перед началом работы на верхнее 
сито высыпают навеску порошка и начинают рассев. Вибрация в установке создается с помощью электромагнита или эксцентрикового 
механизма. Для рассева алмазных порошков второй вариант эффективнее. В мировой практике вибросита применяются в основном для 
проведения гранулометрического анализа продуктов дробления (измельчения) и товарных порошков. В связи со сравнительно небольшими объемами производства алмазных порошков вибросита 
обеспечивают достаточно высокую производительность на операциях предварительной и окончательной классификации технических 
алмазов на зернистости. Поэтому метод используют как для классификации промышленных партий шлифпорошков, так и для контроля 
гранулометрического состава товарного продукта. 
Результаты классификации на ситах зависят как от технических 
данных установки (частоты вибрации, амплитуды колебаний, ширины в свету отверстий сита), так и от характерных особенностей классифицируемого материала (формы зерна, влажности, количественного соотношения зерен большей и меньшей величины по отношению к граничной). Просеивание ухудшается с уменьшением размера зерен порошка, поскольку силам, направленным на разделение, 
противодействуют возрастающие силы трения и слипания. 
Существует много способов повышения эффективности процесса 
классификации на ситах: тщательное просушивание порошка перед 
классификацией, механические воздействия на материал (для раз

рыхления), а также на сетку или раму (специальная форма сит, в частности изогнутая), создание напора просеиваемого материала 
за счет подачи сжатого воздуха или создание разряжения ниже сит, 
в ряде случаев производится рассев под струей жидкости. 
Размер получаемых после рассева фракций порошка определяется 
размером ячеек двух смежных сит. Через верхнее сито данная фракция проходит, а на нижнем задерживается. 
В России и странах СНГ для рассева алмазных порошков используются проволочные сита, размеры которых построены на основе 
ряда предпочтительных чисел, представляющих собой геометрическую прогрессию со знаменателем 1010  = 1,259. Аналогично построена шкала сит по немецкому и французскому стандартам, которая 
существенно отличается от британского и американского стандартов, 
имеющих знаменатель ряда 4 2  = 1,189 . В некоторых странах используют систему обозначений, при которой размер ячеек сит определяется числом меш, соответствующим количеству отверстий на 
один погонный дюйм (1 дюйм = 0,0254 м). В этом случае линейный 
размер ячейки в свету зависит не только от числа ячеек, но также 
и от диаметра проволоки, из которой изготовлено сито (табл. 1.1). 
Алмазные шлифпорошки выпускаются с узким и широким диапазоном зернистости. Из последних изготавливают инструмент, используемый на менее ответственных операциях, когда к обрабатываемым 
деталям не предъявляются повышенные требования по точности 
и шероховатости обработанной поверхности. Крупность основной 
фракции порошка узкого диапазона зернистости определяется размерами двух смежных контрольных сит из ряда по ГОСТ 3584–73, 
из которых через одно сито зерна порошка должны проходить, 
а на другом задерживаться. 
Крупность основной фракции порошка широкого диапазона 
зернистости определяется размерами ячеек сит, разделенных двумя интервалами в ряду размеров сит. Зернистость шлифпорошков 
обозначается дробью, в которой числитель соответствует размеру 
ячеек верхнего, а знаменатель – нижнего сита в микрометрах, 
на которых выделяются зерна основной фракции данного порошка 
(табл. 1.2).