- •7.1 Формування деформаційно-зміцненої структури полікристалів при спіканні порошків кнб в умовах високого тиску
- •Щільність дислокацій і концентрація дефектів упаковки в полікристалах після спікання при температурі 1750 к
- •7.2. Фізико-механічні властивості полікристалів і композитів кнб після спікання в інтервалі температур деформаційного зміцнення
- •Властивості композитів в залежності від умов реакційного спікання кнб з Al.
- •7.3. Концепція одержання пкнб з деформаційно зміцненою структурою
- •7.4. Твердість композитів, одержаних при твердофазному спіканні порошків кнб і тугоплавких сполук
- •7.4.1. Твердість і густина композитів системи bNсф-TiC-Al.
- •7.5. Взаємозалежність фізико-механічних властивостей композитів кнб.
- •7.6 Вплив властивостей на експлуатаційні характеристики композитів кнб
- •Випробовування композитів кнб, одержаних за різними технологіями, при гладкому точінні сталі хвг hrCэ 58-62
- •7.7 Висновки до розділу 7
7.4.1. Твердість і густина композитів системи bNсф-TiC-Al.
Композити КНБ, отримані реакційним спіканням в умовах високого тиску мають майже безпористу структуру (щільність К2 досягає 99,3% (див. розд. 7). Твердість композитів перш за все залежить від їх фазового складу і пористості, а також особливостей мікроструктури і субструктури. Якщо останні не приймати до уваги, то прогнозну оцінку твердості дає її адитивна залежність від фазового складу. При вмісті в шихті 26 мас.% ТіС і співвідношенні (мас.%) Al/BNсф=0,12, що відповідає такому співвідношенню в кибориті-2, а також враховуючи, що ТіС при спіканні не вступае в реакційну взаємодію, твердість кибориту-3 можна умовно оцінити як твердість двохфазного композиту, одна з фаз якого є киборит-2, друга – ТіС. Вміст таких фаз в % за масою складає відповідно 74 і 26, в % за обємом – 80 i 20, (для розрахунку взято густину кибориту-2 – 3,4 г/см3, ТіС – 4,93 г/см3).
Вихідна шихта містила порошки КНБ (66%) двох зернистостей – 26% КМ3/2 і 40% КМ-40, в співвідношенні 26/40. Для вихідних порошків з середнім розміром зерен, що відповідає маркам КМ3/2 і КМ-40 (КМ40/28), розраховані прогнозні оцінки максимальної твердості (Нк9.8) кибориту-2 складали 35 і 32 ГПа (див. рис. 7.16), а отримані експериментально – 24 і 28 ГПа відповідно (див. табл. 7.2).
Полікристали карбіду титану, отримані за найбільш досконалими технологіями гарячого пресування, при співвідношенні С/Ме, близькому до стехіометричного, мають мікротвердість за Вікерсом при навантаженні на індентор 50 г HV0.05 =30-32 ГПа [265]. Найкращі умови спікання порошків ТіС (Донецького заводу хімічних реактивів) в АВТ типу тороїд під тиском 4,2 і 7 ГПа, при температурі 2100 К і тривалості 1-2 хв., забезпечили твердість полікристалів HV=25-32 ГПа [266], що за Кнупом приблизно складає 23 ГПа.
Композити складу 41 об.%ТіС і 59 об.%BNсф, отримані в наших експериментах твердофазним спіканням при високому тиску, мали твердість за Кнупом 19 ГПа, а після реакційного спікання з шихти 26% ТіС, 8% Al, 66% BNсф – 27-29 ГПа (див. рис. 7.20). На рис. видно, що при реакційному спіканні композиту киборит-3 відхилення твердості від адитивної залежності менше, ніж при твердофазному спіканні композиту BNсф-ТіС.
Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що особливості формування твердості композиту при реакційному спіканні КНБ з алюмінієм полягають в тому, що перший етап завершуються при значно нижчих параметрах спікання (4 ГПа, 1700 К проти 7,7 ГПа, 2300 К). Твердість композиту при цьому практично не відхиляється від адитивної залежності. Область р,Т параметрів деформаційного зміцнення каркасу КНБ значно розширюється.
Твердість композитів, одержаних при спіканні КНБ з тугоплавкими сполуками AlN, TiC, TiN, нижча розрахованої для випадку адитивної залежності в зв’язку з утворенням в умовах твердофазної взаємодії твердих розчинів кисню, азоту вуглецю в кристалічних гратках BN, AlN, TiC, TiN. При цьому зберігаються ті ж температурні границі етапів формування твердості як і для випадку спікання порошків КНБ без добавок.
В умовах реакційного спікання в системі BNсф – TiC – Al досягається утворення двох взаємопронизуючих каркасів КНБ і ТіС зі зміцненими міжзеренними границями, що забезпечує підвищену твердість в порівнянні з композитами, одержаними при твердофазному спіканні КНБ з TiC, та електропровідність.