Структура и прочность межфазной зоны при термохимическом взаимодействии алмаза с переходными металлами

В статье приводятся результаты исследования особенностей формирования структуры межфазной зоны, образующейся при контактном термохимическом взаимодействии алмаза с переходными металлами - железом и титаном. При этом, температурно-временные режимы спекания контактных пар алмаз-металл соответствовали режиму работы вакуумной печи при спекании твердосплавных матриц алмазосодержащих инструментов с пропиткой медью. Для оценки прочности соединений контактных пар алмаз-металл были проведены испытания на сдвиг. Методами растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгенофазового анализа и рамановской спектроскопии были изучены структура, фазовый состав, морфология поверхностей раздела. Установлено, что при контактном термохимическом взаимодействии алмаза с железом, на межфазной границе образуется тонкий слой металлокарбидного покрытия, прочно сцепленного с поверхностью алмаза. Толщина покрытия составляет ~1-3 мкм и состоит из фаз железа, карбида железа и локальных, точечных образований графита. На межфазной границе контактной пары алмаз-титан также было обнаружено образование металлокарбидного покрытия, состоящего из фаз титана и карбида титана, слабо сцепленного с поверхностью алмаза. Толщина покрытия составляет ~0,8-1 мкм, имеет плотную мелкозернистую структуру. Отсутствие графита как на поверхности алмаза, так и на поверхности таблетки титана указывает на то, что весь графит, образовавшийся в результате каталитического воздействия титана на алмаз, идет на формирование металлокарбидного покрытия. Полученные результаты могут быть использованы в разработке новых составов и технологий изготовления алмазных инструментов на основе твердосплавных порошковых смесей с повышенным алмазоудержанием.