ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, ИЗДЕЛИЯ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ЭТОТ МАТЕРИАЛ, ИНСТРУМЕНТЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ЭТОТ МАТЕРИАЛ, И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Поликристаллический материал, включающий множество нанозерен кристаллической фазы элемента группы железа и множество кристаллитов материала, включающего углерод (С) или азот (N); причем каждое нанозерно имеет средний размер меньше чем 10 нм; причем плотность поликристаллического материала составляет по меньшей мере 98% от максимального теоретического значения плотности.
2. Поликристаллический материал по п. 1, в котором нанозерна диспергированы в матрице связующего компонента, включающей кристаллическую фазу.
3. Поликристаллический материал по п. 1, включающий сплошные агрегаты нанозерен, заделанных в матрице связующего компонента, включающего кристаллическую фазу, причем нанозерна, включенные в агрегат, имеют соответствующие границы зерен между друг другом.
4. Поликристаллический материал по п. 1, в котором каждое нанозерно имеет общую границу зерна с кристаллической фазой, включенной в поликристаллический материал.
5. Поликристаллический материал по п. 1, в котором каждое нанозерно имеет общую границу зерна с кристаллической фазой элемента группы железа, имеющей средний размер самое большее 50 нм.
6. Поликристаллический материал по п. 1, в котором нанозерна включают аустенит или феррит.
7. Поликристаллический материал по п. 1, в котором нанозернами являются кристаллиты материала, включающего С или N.
8. Поликристаллический материал по п. 1, включающий по меньшей мере 1 вес.% Si, по меньшей мере 5 вес.% Cr и по меньшей мере 40 вес.% W, причем остальное в поликристаллическом материале по существу приходится на металл группы железа и углерод.
9. Поликристаллический материал по п. 1, включающий зерна материала карбида, такого как карбид вольфрама (WC), карбид титана, карбид тантала, карбид молибдена, карбид ниобия, карбид гафния или карбид ванадия.
10. Поликристаллический материал по п. 1, включающий зерна кубического нитрида бора, нитрида кремния или алмаза.
11. Поликристаллический материал по п. 1, имеющий твердость по Виккерсу по меньшей мере приблизительно 800 HV10.
1/2
12. Поликристаллический материал по п. 1, имеющий вязкость разрушения по Палмквисту по меньшей мере приблизительно 10 МПа∙м.
13. Инструмент, включающий структуру, сплавленную с основой, причем основа включает металл группы железа, а структура включает поликристаллический материал по п. 1.
14. Инструмент по п. 13, включающий сверхтвердый материал.
15. Способ изготовления поликристаллического материала по п. 1, включающий получение структуры-предшественника, включающей железо (Fe) и кремний (Si), и источник углерода (С) или азота (N), где относительные количества Fe, Si и С или N выбирают таким образом, чтобы комбинация Fe, Si и С или N имела фазовую перехода в жидкое состояние самое большее 1280°С; причем способ включает нагрев структуры-предшественника до температуры по меньшей мере 1350°С со средней скоростью по меньшей мере 100°С/с и охлаждение структуры-предшественника до меньше чем 1000°С со средней скоростью по меньшей мере 20°/с.
16. Способ по п. 15, в котором структура-предшественник включает Fe, Si, С и хром (Cr), в которой относительные количества Fe, Si, С и Cr выбирают таким образом, чтобы комбинация Fe, Si, С и Cr имела фазовую температуру перехода в жидкое состояние самое большее 1280°C.
17. Способ по п. 15, в котором структура-предшественник включает по меньшей мере 13 весовых процентов зерен WC, от 0,1 до 10 вес.% Si, и от 0,1 до 10 вес.% Cr и металл группы железа.
18. Способ по п. 15, включающий нагрев множества структур-предшественников в гранулированной форме до температуры по меньшей мере приблизительно 1350°С со средней скоростью по меньшей мере 100°С/c, отложение структуры-предшественника на субстрате при температуре и охлаждение структуры-предшественника до меньше чем 1000°C со скоростью по меньшей мере 20°C/с.
19. Способ по п. 15, включающий отложение множества структур-предшественников на субстрате с использованием плазменной горелки, лазерной горелки или газовой горелки.