- •211 Розділ 4
- •Еволюція кристалічної і реальної структури bNсф при спіканні порошків в умовах високого тиску.
- •Зернистість та хімічний склад домішок в вихідних порошках кнб.
- •Середній розмір зерна та питома поверхня порошків кнб
- •Характеристики реальної кристалічної структури вихідних порошків кнб
- •4.2 Рентгеноструктурне дослідження порошків кнб після обробки високим тиском при кімнатній температурі.
- •4.3. Дослідження деформаційної субструктури порошків bNсф після пресування в авт при температурі 300 к
- •4.4. Дослідження еволюції кристалічної структури при термобаричній обробці порошків кнб.
- •4.4.1. Період гратки і дефекти кристалічної структури сфалеритного нітриду бора.
- •Період кристалічної гратки і реальна кристалічна структура порошкових і полікристалічних зразків bNсф в багатофакторному експерименті.
- •Залежність характеристик кристалічної структури порошкових та полікристалічних зразків bNсф від умов синтезу і зернистості.
- •4.5 Еволюція деформаційної структури bNсф в процесі термобаричного спікання
- •4.6 Структурні вакансії в кристалічній гратці сфалеритного нітриду бору
- •Ковалентні та іонні радіуси (пм) легких елементів за Полінгом [165].
- •Коефіцієнти заповнення атомами бору правильних позицій у кристалічній гратці bNcф.
- •Атоми легких елементів, що займають позиції в підгратках бору 4(а) і азоту 4(с) кристалічної гратки bNсф і формула нестехіометричної сполуки.
- •Поелементний і формульний склад приповерхневого шару bNсф марки кт.
- •4.7 Фазові перетворення в нітриді бору при спіканні порошків кнб в умовах високих тиску та температури
- •Розмір частинок та питома поверхня вихідних порошків.
- •Вплив зернистості вихідних порошків кнб, тиску та температури спікання на фазовий перехід bNсфbNг та на густину і пористість одержаних полікристалів кнб
- •4.8. Висновки до розділу 4
211 Розділ 4
Еволюція кристалічної і реальної структури bNсф при спіканні порошків в умовах високого тиску.
4.1. Характеристики вихідних порошків КНБ
В роботі використовувались порошки КНБ статичного синтезу [26, 30, 80, 97, 140-142] зернистістю від 1/0 до 100/80. В більшості експериментів Використовувались порошки КНБ, синтез яких проводився згідно режиму 1246 для одержання шліфпорошків КР (кубоніту) [26]. Вказаний режим синтезу характеризується наявністю в середовищі кристалізації навколо кристалу BNсф надлишку бору (далі в роботі будемо називати його режим В). Крім того використовувались порошки КНБ, синтезовані за режимом "А" (режим 1032, синтез КНБ відбувається в середовищі кристалізації, що містить такі ініціатори і модифікатори перетворення, які забезпечують надлишок азоту навколо кристалу BNсф, що росте [26]) та за режимом "С" (режим розроблено для одержання термостійких шліфпорошків КТ і відбувається в середовищі кристалізації, де вживання спеціальних мінералізаторів і активаторів забезпечує надлишок азоту навколо кристалу BNсф, що росте [143]). Кристалогеометрія та деякі оптичні і фізико-механічні властивості крупних кристалів всіх трьох режимів синтезу докладно розглянуто в [26]. Умови синтезу впливають на хімічний склад поверхневого шару і на захоплення домішок в обєм кристалу.
В табл. 4.1 представлені дані по домішковому складу для 4-х партій порошків КНБ, з числа тих, що використовувались в роботі. Порошки КНБ відрізнялися режимами синтезу і зернистістю. Хімічний склад домішок в кристалах і в їх поверхневому шарі наведено за даними спектрального хімічного аналізу, рентгенівського мікроаналізу та мас-спектрометрії [26]. Всього домішок в порошках КНБ 0,55- 0,85 мас.%. Як правило це оксиди, карбіди, бориди металів, що представлені в табл. 4.1 [144], крім того, як домішки можна вважати адсорбовані на поверхні порошків гази , за оцінками [138] їх вміст не перевищує 0,1 мас. % для порошків КМ 1/0, з ростом зернистості, а значить зі зменшенням питомої поверхні порошків, вміст адсорбованих газів в порошках зменшується. Дослідження елементного складу поверхні порошків КНБ показало значну присутність там атомів кисню і вуглецю (див. табл. 4.1)
Повний гранулометричний аналіз, що включав визначення середнього ефективного діаметру частинок і питому поверхню порошків, виконали для порошків всіх зернистостей від 1/0 до 100/80 на гранулометрі SEISHIN LMS-30. В табл. 4.2 приведені експериментально визначені значення питомої поверхні Sексп та середнього розміру зерен dср, для порошків КНБ різних зернистостей, а також порошків алюмінію і карбіду титану, які в подальшій роботі використовувались як добавки в шихту, а також розраховані через середній діаметр частинки питома поверхня для випадку сферичних частинок, відношення експериментально визначеної питомої поверхні до розрахованої, що дає інформацію про відхилення форми реальних частинок від сферичної і кількість зерен порошку в 1 караті.
Гістограма розподілу порошку за розміром в межах однієї зернистості приведена на рис. 4.1, а, на рис. 4.1, б згладжені криві, побудовані на основі гістограм. Аналіз даних рис. 4.1 дозволяє стверджувати, що для більшості досліджуваних порошків відношення максимального розміру зерна до мінімального близькі, форма кривих розподілу порошків за розмірами подібна, виключення - порошок КМ 1/0.
Дослідження вихідних порошків КНБ методами просвічуючої електронної мікроскопії з мікродифракцією по тонких сколах частинок та скануючої електронної мікроскопії з мікрорентгеноспектральним поелементним аналізом показало: вихідні порошки різних умов синтезу не відрізнялися, а різної зернистості відрізнялися кристалогеометрією частинок (рис. 4.2).
В окремих частинках порошку всіх умов синтезу і всіх зернистостей було виявлено двійники типу {111} ростового походження (рис. 4.3 а, б).
Таблиця 4.1