Розмір частинок та питома поверхня вихідних порошків.
Характе-ристики |
Марка BNсф |
Al |
|||||
КМ1/0 |
КМ2/1 |
КМ3/2 |
КМ5/3 |
КМ7/5 |
КМ60/40 |
АП (-40) |
|
Dmax, мкм |
2,5 |
3 |
5 |
7 |
10 |
77 |
65,0 |
Dmed, мкм |
0,6 |
1,4 |
2,3 |
3,5 |
4,9 |
43 |
25,0 |
Dmin, мкм |
0,1 |
0,8 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
24 |
6,0 |
, м2/см3 |
12,2 |
4,54 |
2,75 |
1,81 |
1,27 |
0,15 |
0,285 |
Таблиця 4.11
Вплив зернистості вихідних порошків кнб, тиску та температури спікання на фазовий перехід bNсфbNг та на густину і пористість одержаних полікристалів кнб
Зернистість |
Т, К |
р, ГПа |
, % |
% BNг |
П, % |
1/0 |
1300 |
4,2 |
73,1 |
3,0 |
25,6 |
2/1 |
1300 |
4,2 |
80,5 |
1,5 |
18,8 |
3/2 |
1300 |
4,2 |
82,8 |
0,5 |
17,0 |
1/0 |
1750 |
4,2 |
69,6 |
48,0 |
12,2 |
2/1 |
1750 |
4,2 |
69,9 |
36,0 |
16,3 |
3/2 |
1750 |
4,2 |
74,8 |
29,0 |
13,4 |
7/5 |
1750 |
4,2 |
87,7 |
18,0 |
3,8 |
60/40 |
1750 |
4,2 |
90,3 |
11,7 |
4,8 |
1/0 |
1750 |
7,7 |
90,3 |
1,5 |
8,9 |
2/1 |
1750 |
7,7 |
91,7 |
2,0 |
7,3 |
3/2 |
1750 |
7,7 |
92,6 |
1,5 |
6,6 |
7/5 |
1750 |
7,7 |
92,3 |
4,2 |
5,8 |
60/40 |
1750 |
7,7 |
93,7 |
1,0 |
5,8 |
|
|
а |
б |
Рис. 4.45 Вплив на перехід BNсфBNг температури (а) і р,Т-параметрів спікання (б): 1 - 2,5 ГПа; 2 - 4,2 ГПа; 3 - 7,7 ГПа.
|
|
Рис. 4.46. Вплив зернистості вихідних порошків КНБ на фазовий перехід BNcфBNг: 1 – КМ 1/0; 2 – КМ 2/1; 3 – КМ 3/2 |
Рис. 4.47. Вплив добавок алюмінію в шихті на фазовий перехід BNcфBNг: 1 – без добавок; 2 - 2% Al; 3 - 10% Al. |
Таблиця 4.12
Вплив тиску спікання на фазовий перехід BNсфBNг та на густину і пористість одержаних полікристалів КНБ. Температура спікання Т=1750 К. Шихта КМ7/5+10%Al
р, ГПа |
BNг, % |
, г/см3 |
, % |
П,% |
4.5 |
0 |
3.37 |
99.1 |
0,9 |
3.7 |
0 |
3.36 |
98.8 |
1,2 |
3.0 |
0 |
3.34 |
98.2 |
1,8 |
2.0 |
0,5 |
3.31 |
97.4 |
2,3 |
1 |
2,0 |
3.27 |
96.2 |
2,6 |
Таблиця 4.13
Вплив тиску, температури і добавок алюмінію в шихті на фазовий перехід BNсфBNг. Зернистість вихідних порошків КНБ 3/2, 2/1, 1/0.
р, ГПа |
Т, К |
% Al |
BNг, % |
|
р, ГПа |
Т, К |
% Al |
BNг, % |
4,2 |
1300 |
0 |
3,8 |
|
7,7 |
2100 |
0 |
1,0 |
4,2 |
1300 |
2 |
2,5 |
|
7,7 |
2100 |
2 |
3,1 |
4,2 |
1300 |
10 |
0,0 |
|
7,7 |
2100 |
10 |
5,6 |
4,2 |
1750 |
0 |
37,7 |
|
7,7 |
2300 |
0 |
1,0 |
4,2 |
1750 |
2 |
14,7 |
|
7,7 |
2300 |
2 |
5,3 |
4,2 |
1750 |
10 |
2,2 |
|
7,7 |
2300 |
10 |
5,5 |
7,7 |
1300 |
0 |
2,6 |
|
7,7 |
2700 |
0 |
1,0 |
7,7 |
1300 |
2 |
1,4 |
|
7,7 |
2700 |
2 |
1,8 |
7,7 |
1300 |
10 |
0,1 |
|
7,7 |
2700 |
10 |
2,3 |
7,7 |
1750 |
0 |
1,0 |
|
|
|
|
|
7,7 |
1750 |
2 |
0,9 |
|
|
|
|
|
7,7 |
1750 |
10 |
1,2 |
|
|
|
|
|
Зменшення тиску в робочому об’ємі викликане в першу чергу фазовими переходами в матеріалах складових елементів ячейки високого тиску [87].
При температурах спікання 2000 К і менше спостерігаємо збільшення кількості BNг в полікристалі криві 1-3 на рис. 4.48), для створення умов, що забезпечують зміну напрямку фазового перетворення не вистачило часу спікання.
Зменшення розміру зерна вихідних порошків КНБ веде до інтенсифікації фазового переходу BNсфBNг (рис. 4.49-4.51, див. також рис. 4.46, табл. 4.11, 4.13). Залежність фазового переходу від дисперсності вихідного BNсф при температурі спікання 1750 К для випадку спікання порошків КНБ без добавок змінювалася при вмісті в шихті 10% Al (див. рис. 4.51, лінія 1, 3). При спіканні з алюмінієм фазовий перехід BNсфBNг був блокований.
Характер спільного впливу на фазовий перехід BNсфBNг дисперсності вихідного BNсф (див. рис.4.46) і добавок алюмінію в шихті (див. рис.4.47) на початковому етапі спікання (1300-1750 K) свідчить про інтенсифікацію такого переходу адсорбованими поверхнею домішками, і про взаємодію з ними алюмінію при реакційному спіканні. Мова йде в першу чергу про адсорбовані гази - кисень і його сполуки з вуглецем.
Вміст в шихті 10% Al запобігає повністю фазовому переходові BNсфBNг під тиском 4,2 і 7,7 ГПа при температурах 1300 К (рис. 4.52) і 1750 К (рис. 4.53, див. також рис. 4.51, табл. 4.12, 4.13).
Вплив основних чинників - температури і тиску на фазовий перехід BNсфBNг, одержане в наших експериментах (див. рис.4.45), не суперечить відомим уявленням про лінію рівноваги поліморфних модифікацій нітриду бора та області термічної активації переходів BNсфBNг і BNгBNсф відповідно до діаграми Корігана-Банді [81].
|
Рис. 4.48. Вплив тривалості спікання порошків КМ 5/3 на фазовий перехід BNсф BNг в полікристалах BNсф. Параметри спікання: Тиск 7,7 ГПа, температура 1600 (1), 1750 (2) 2000 (3), 2300 (4), 2900 К (5). |
|
Рис. 4.49. Вплив зернистості вихідних порошків КНБ на фазовий перехід BNсф BNг в полікристалах BNсф. Параметри спікання полікристалів: 1 – 4,2 ГПа, 1750 К; 2 – 2,5 ГПа, 1300 К |
|
|
Рис. 4.50. Вплив тиску на фазовий перехід BNсф BNг в полікристалах BNсф. Температура спікання 1300 К, зернистість вихідних порошків КНБ 1/0 (1), 2/1 (2), 3/2 (3). |
Рис. 4.51 Вплив зернистості вихідних порошків КНБ та добавок алюмінію в шихті на фазовий перехід BNсфBNг. Температура спікання 1750 К, тиск – 4,2 ГПа. 1 - 0%Al; 2 – 2% Al; 3 – 10% Al. |
|
|
Рис. 4.52. Вплив тиску на фазовий перехід при Т=1300К: спікання шихти без Al або з 2%Al (1), із 10%Al (2). |
Рис. 4.53. Вплив Al у шихті на фазовий перехід при Т=1750 К: спікання під тиском 4,2 ГПа (1), 7,7 ГПа (2). |
