И алмазных зерен

Технология обработки природных алмазов в бриллианты основана на использовании анизотропии их физико-механических свойств [62]. А по­скольку кристаллиты (монокристаллы) в СТМ и алмазные зерна (монокри­сталлы) также обладают анизотропией свойств и могут быть ориентированы к зоне контакта как «мягкой», так и «твердой» гранью, то процесс шлифова­ния СТМ следует рассматривать как процесс высокоскоростного контактно­го взаимодействия различных пар «мягких» и «твердых» кристаллитов [46, 218].

В зависимости от принятого направления, в частности, при шлифова­нии плоской сетки куба, шлифуемость изменяется более чем в 100 раз [251]. Модуль Юнга имеет значение Е (100) = 1050, Е (110) = 160 и Е (111) = 200 ГПа [2]. Существенно различается и энергия разрушения вдоль различных кристаллографических плоскостей. По данным [165] отношение энергий для кристаллографических плоскостей равны соответственно: {111} — 1.000; {110} — 1.225; {100} — 1.732, т. е. различается более чем в 1.7 раза. С учетом наличия корреляции между микротвердостью и обрабатывае­мостью хрупких неметаллических материалов [44] показано, что в зависимо­сти от условий шлифования скорость съёма алмаза при изменении направле­ния обработки одной плоскости может изменяться в несколько десятков раз [62]. Такие особенности эффективно используются при ориентации кристал­ла природного алмаза в лезвийном инструменте. Использование анизотро­пии свойств алмаза для повышения износостойкости алмазных резцов пока­зано в работе [58].

Известно, что монокристаллы проявляют анизотропию в микротвёрдо­сти при испытаниях давлением и царапаньем. Монокристаллы алмаза обла­дают также анизотропией интенсивности окисления по различным кристал­лографическим направлениям. По уменьшению скорости окисления грани располагаются в ряд {111} > {100} > {110}. Так, при температуре 1073 °К скорость окисления грани {100} в 1.5 раза, а грани {111} в 1.8 раза больше чем грани {110} [57, 90, 119].

Существенно различается также и скорость графитизации в различных кристаллографических направлениях. Интенсивнее идет графитизация грани {110}, наименьшая интенсивность — для грани {001} [195]. Причем, скорость графитизации полированной площадки износа в 2 раза меньше, чем у шеро­ховатой [169]. Т. Н. Лоладзе и Г. В. Бокучава [98] показали, что потеря мас­сы (скорость диффузии) алмаза с плоскости {100} происходит более интен­сивно, чем с грани { 111 } . Причем показано, что это справедливо как для природных, так и для синтетических монокристаллов алмазов.

По данным Полякова В. П. [145] микротвердость различных граней алмаза колеблется от 50 ГПа для граней куба до 90-100 ГПа для граней окта­эдра, т. е. различается в два раза.

Механизм взаимного износа — разрушения элементов «СТМ — зерно — связка» может быть следующий. В первый момент после правки круга ост­рые зерна осуществляют либо износ — истирания «мягких» граней кристал­литов либо их скол по наиболее «слабой» плоскости грани октаэдра. Этот период характеризуется интенсивным съемом припуска и существенным из­носом зерен круга. По мере износа круга, увеличения количества зерен с площадками износа число их в контакте с СТМ возрастает, удельные нагруз­ки падают, в контакте начинают превалировать «твердые» грани как кри­сталлитов СТМ, так и алмазных зерен. За счет неравномерности износа «твердых» и «мягких» граней кристаллитов СТМ на обрабатываемой по­верхности образуются впадины (мягкие грани) и выступы (твердые грани). При этом основным видом взаимного разрушения зерен и СТМ является ис­тирание. По мере увеличения глубины впадин твердая грань алмазного зер­на, попадая во впадину (мягкую грань кристаллита), скалывается (либо ска­лывает кристаллит) по наиболее слабой (для скола) грани октаэдра.

Таким образом, из зоны контакта временно удаляются контактирую­щие «твердые» пары и процесс несколько интенсифицируется. Очевидно, этим можно объяснить установленную авторами [154, 162] периодичность при традиционном алмазном шлифовании СТМ.

Существенная анизотропия физико-механических свойств кристалли­тов СТМ и алмазных зерен будет использована при анализе особенностей процесса их взаимного микроразрушения при алмазном шлифовании СТМ.

Updated: 28.03.2016 — 18:44