Вплив спікання в умовах високих температур і тиску та механохімічного синтезу на кристалічну структуру монокарбідів TiC, ZrC, HfC
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2023.03.040Ключові слова:
високий тиск, надтверді матеріали cBN, монокарбіди, рентгенівська дифрактометрія, кристалічна структураАнотація
Методом рентгенівської дифракції вивчено фазовий склад продуктів HPHT спікання (7,7 ГПа, 1600—2450 °С) систем cBN—TiC—Al, cBN—ZrC—Al та cBN—HfC—Al (об’ємне співвідношення компонентів шихти 60 : 35 : 5). Встановлено, що твердофазні реакції в цих системах ініціюються за температур баротермічної обробки, вищих за 2000 °С, і спричинюють утворення боридів відповідного металу (MeB2) та AlN. На основі рентгеноструктурних розрахунків кристалічної структури окремих фазових складових показано, що за високих температур HPHT спікання бориди MeB2 розчиняють невелику кількість алюмінію, а вихідні монокарбіди MeC перетворюються в карбіди MeCʹ, які в дійсності являють собою тверді розчини Me1–xAlxC, що містять до ≈8, ≈7 та ≈6 ат. % Al для TiC, ZrC та HfC відповідно. Механізм накопичення алюмінію в металевій підґратці твердих розчинів Me1–xAlxC здійснюється через попереднє утворення в структурах вихідних карбідів MeC вакансій, кількість яких корелює зі значенням ентальпії утворення цих карбідів.
Завантаження
Посилання
Li, Y., Li, S., Lv, R., Qin, J., Zhang, J., Wang, J., Wang, F., Kou, Z. & He, D. (2008). Study of high-pressure sintering behaviour of cBN composites starting with cBN—Al mixtures. J. Mater. Res., 23, No. 9, pp. 2366-2372. https://doi.org/10.1557/jmr.2008.0316
Riedel, R. (Ed.). (2000). Handbook of ceramic hard materials. Weinheim: Wiley.
Chiou, S.-Y., Ou, S.-F., Jang, Y.-G. & Ou, K.-L. (2013). Research on CBN/TiC composites Part1: Effects of the cBN content and sintering process on the hardness and transverse rupture strength. Ceram. Int., 39, No. 6, pp. 7205-7210. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.02.066
Slipchenko, K. V., Stratiichuk, D. A., Turkevich, V. Z., Bilyavyna, N. M., Bushlya, V. M. & Ståhl, J.-E. (2020). Sintering of BN based composites with ZrC and Al under high temperatures and pressures. J. Superhard Mater., 42, No. 4, pp. 229-234. https://doi.org/10.3103/S1063457620040103
Stratiichuk, D. A., Turkevich, V. Z., Slipchenko, K. V. & Bushlya, V. M. (2020). The creation of ceramic-matrix composites of the BL group based on cBN and high-temperature hafnium or molybdenum carbides. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 9, pp. 38-46 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.09.038
Stratiichuk, D. A., Turkevich, V. Z., Slipchenko, K. V., Melniichuk, Yu. O. & Turkevich, D. V. (2020). Sintering, physical and technical characteristics as well as DTA-TG analysis of carbide-containing composites obtained in cBN—MeCх—(Al) systems, where Me — Ti, Zr, V, Cr, Ta. Tooling Materials Science, 23, No.1, pp. 194-203 (in Ukrainian). https://doi.org/10.33839/2708-731X-23-1-194-203
Nakonechna, O. I., Belyavina, N. N., Dashevskyi, M. M. & Titov, Y. A. (2019). Room-temperature synthesis of the TiC, ZrC, HfC, VC, NbC and TaC powder monocarbides. Fr.-Ukr. J. Chem., 7, No. 1, pp. 113-120. https://doi.org/10.17721/fujcV7I1P113-120
Nakonechna, O. I., Dashevskyi, M. M., Boshko, O. I., Zavodyannyi, V. V. & Belyavina, N. N. (2019). Effect of carbon nanotubes on mechanochemical synthesis of d-metal carbide nanopowders and nanocomposites. Progr. Phys. Met., 20, No. 1, pp. 5-51. https://doi.org/10.15407/ufm.20.01.005
Dashevskyi, M., Boshko, О., Nakonechna, O. & Belyavina, N. (2017). Phase transformations in equiatomic Y—Cu powder mixture at mechanical milling. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 4, pp. 541-552. https://doi.org/10.15407/mfint.39.04.0541
Bezhenar, M. P., Bozhko, S. A., Garbuz, T. O., Bilyavina, N. M. & Markiv, V. Ya. (2008). Titanium/aluminum diborides in composites produced in the cBN—TiC—Al system by reaction sintering under high pressures.
J. Superhard Mater., 30, pp. 317-325. https://doi.org/10.3103/S1063457608050067
Yang, H., Qian, Z., Chen, H., Zhao, X., Han, G., Du, W., Nie, X., Zhao, K., Liu, G., Sun, Q., Gao, T., Zhou, J.,
Nie, J. & Liu, X. (2022). A new insight into heterogeneous nucleation mechanism of Al by non-stoichiometric TiCx. Acta Mater., 233, 117977. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117977
Hänström, A. & Lazor, P. (2000). High pressure melting and equation of state of aluminium. J. Alloys Compd., 305, No. 1-2, pp. 209-215. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)00736-2
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
