Реєстраційний номер
0213U000351,
0110U001986
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Фазові рівноваги та синтез надтвердих фаз в системах Al-В-C та Mg-Zn-B-С при високих тисках в широкому діапазоні температур
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Туркевич В. З.; Бочечка О.О.,
Дата реєстрації
01-02-2013
Організація виконавець
Iнститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля
Опис етапу
Вивчено фазоутворення в умовах високих тисків (до 7,7 ГПа) і температур (до 2200 оС) в потрійній системі Al-B-C. Встановлено, що починаючи із 1500°С в підсистемі Салм AlВ12 (AlB2) розпочинається взаємодія між компонентами із утворенням нових фаз на міжфазних границях. Найбільш активно така взаємодія протікає при T > 1700°С. При тиску 7,7 ГПа диборид алюмінію розкладається на AlВ12 та алюміній при температурі вище за 2200 оС. Рідкий алюміній реагує з алмазом з утворенням сполуки Al8B41С7, яка у вигляді нановиділень локалізується на міжфазних границях. На основі експериментальних результатів, отриманих в даній роботі, та літературних даних шляхом термодинамічного розрахунку побудована діаграма стану системи Al-B-C при 7,7 ГПа, згідно з якою шкідливий для полікристалічних матеріалів карбід Al4C3 не утворюється при спіканні в підсистемах AlВ12-В4С та AlВ12-Салм. Спіканням AlВ12 та алмазу отримано надтверду кераміку із найкращим співвідношенням твердості (45-50 ГПа) та тріщиностійкості (4.7-5 МПа*м1/2). Встановлено, що при дії температури 1250 оС та тиску 3 ГПа на суміш Mg-Zn-B утворюється сплав із фазами Mg, Zn, електронними сполуками Mg51Zn20 та MgZn2, що утворюють зерна пластинчастої форми та міжзеренну фазу аморфного бору. Взаємодія в системі Mg-Zn-В-C при температурах вище 1700 оС та тиску більше 7 ГПа приводить до синтезу алмазу, розпаду електронної сполуки Mg51Zn20 та утворення MgZn2. При більших концентраціях бору утворюються В4С та MgВ2С2, внаслідок вмісту в шихті домішкового оксигену утворюється MgО. Показано, що зі зростанням кількості бору від 0,007 до 1,00 % (ат) в шихті системи Mg-Zn-B-C питомий електричний опір синтезованого алмазного порошку зменшується від 10^6 до 80 Ом*см. Подальше збільшення кількості бору в шихті не призводить до зниження питомого електроопору. Спікання вказаного алмазного порошку веде до подальшого зменшення питомого опору в 8-10 раз. Встановлено, що концентрація атомів бору в ґратці алмазу становить (6,5-8,7)*10^18 см^-3 при концентрації бору в ростовій системі 0,17 % (ат.). Підвищення концентрації бору в ній не веде до суттєвої зміни концентрації атомів бору в ґратці синтезованого алмазу. Розроблено спосіб синтезу алмазу високої категорії термостабільності за рахунок утворення в процесі синтезу в системі Mg-Zn-B-C поряд з алмазом сполук бору, які близькі до алмазу за об'ємним модулем та коефіцієнтом температурного розширення. При входженні вказаних сполук в кристали алмазу в ролі домішок вони не викликають значних залишкових напружень розтягу.
Опис продукції
Спіканням при високому тиску порошків алмазу та AlВ12 отримано надтверду кераміку з твердістю 45-50 ГПа та тріщиностійкостю 4,7-5 МПа*м^1/2. Розроблено спосіб синтезу алмазу високої категорії термостабільності за рахунок утворення в процесі синтезу в системі Mg-Zn-B-C сполук бору, які близькі до алмазу за об'ємним модулем та коефіцієнтом температурного розширення. При входженні вказаних сполук в кристали алмазу як включень вони не викликають значних залишкових напружень розтягу.
Автори роботи
Ільницька Г. Д.
Білявина Н. М.
Бочечка О. О.
Виноградов С. О.
Гаврилова В. С.
Колабиліна Т. В.
Куцай О. М.
Луцак Е. М.
Назарчук С. М.
Олєйник Г. С.
Осіпов О. С.
Петасюк Г. А.
Романко Л. О.
Свирид К. А.
Старик С. П.
Стратійчук Д. А.
Ткач В. М.
Тонкошкура М. О.
Туркевич В. З.
Чернієнко О. І.
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
