Період кристалічної гратки і реальна кристалічна структура порошкових і полікристалічних зразків bNсф в багатофакторному експерименті.

Параметр, умовне позначення і розмірність	Система-тична похибка	Кількість зразків, n	Середнє значення параметра	Статистична похибка
					2
1	2	3	4	5	6
Період гратки, а, нм	(1-2)10-5 нм	68	0,361491	510-6	110-5
		16	0,361485	810-6	210-5
		52	0,361492	710-6	110-5
Коефіцієнт запов-нення правильних позицій бору, gB *)	(1-9)10-2	68	0,938	510-3	110-2
		16	0,94	110-2	210-2
		52	0,936	610-3	110-2
Розмір блоків коге-рентного розсіюва-ння, L, нм	1-2 нм	68	22,1	0.8	2
	2 нм	16	28,3	1	2
	1 нм	52	20,2	0.8	2
Мікроспотворення, d/d	(1-9)10-5	68	0,00067	510-5	110-4
	(1-4)10-5	16	0,00030	310-5	710-5
	(1-9)10-5	52	0,00079	510-5	110-4
Концентрація дефектів упаковки, 	110-3	68	1,210-2	110-3	210-3
		16	1,210-2	810-4	210-3
		52	1,210-2	110-3	210-3

*) Коефіцієнт заповнення правильних позицій атомів азоту у всіх зразках g_N=1,00.

Залежність періоду гратки BN_сф від температури спікання полікристалів має екстремум з великим розбігом значень в області 1600-2300 К. При цьому максимальне значення періоду гратки а=0,36153210^-5нм в полікристалах після спікання при температурах 1750-2100 К значимо вище середньостатистичного (n=68) значення такого параметру а=0,361491510^-6 нм (див. табл. 4.4). В інтервалі температур 300-2700 К просліджується тенденція зменшення періоду кристалічної гратки.

На рис. 4.21-а і 4.22-а показана еволюція тонкої кристалічної структури BN_сф в залежності від температури спікання полікристалів. В області температур спікання от 1000 до 2300 К зменшуються і стабілізуються розміри областей когерентного розсіювання і одночасно зростають і стабілізуються мікроспотворення кристалічної гратки. Тільки в області температур 2300-2700 К видно тенденцію зростання розміру ОКР, що свідчить про перевагу процесів відпалу з полігонізацією. В області температур 1600-2300 К, де виявлена екстремальна зміна періоду гратки BN_сф, параметри тонкої кристалічної структури L і d/d стабілізуються.

На рис. 4.23-а показана зміна концентрації дефектів упаковки в залежності від температури спікання полікристалів. В області температур між 1750 і 2100 К, де період гратки BN_сф має максимальну величину, значимо зменшується концентрація дефектів упаковки від 1,410^-2 до 0,710^-2. Слід відзначити, що така зміна параметра  відбувається при стабілізованих значеннях параметрів L і d/d .

Визначення коефіцієнтів заповнення позицій атомів азоту і бору в вузлах кристалічної гратки BN_сф показало, що в інтервалі температур спікання 300-2700 К підгратка азоту була комплектною (g_N=1), а в підгратці бору були вакансії (g_B<1) (рис. 4.24-а).

В інтервалі температур спікання 300-1600 К коефіцієнт g_B зростає, а в інтервалі 1600-2100 К значимо зменшується. При цьому експериментальні рентгенодифракційні спектри полікристалів, отриманих спіканням при температурах 1750 К і вище, найкраще відповідали такому розрахованому спектру, коли в кристалічній структурі F43m в правильній системі точок 4(b) (1/2;0;0) з ймовірністю від 0,01 до 0,08 розташований атом одного з легких елементів[138]. На рис.4.24-а наведено дані розрахунку, коли таким міжвузельним атомом є атом бору.

На рис. 4.25 показана залежність від температури спікання ефективного коефіцієнту заповнення атомами позицій (4a), (4c) і (4b) кристалічної гратки BN_сф атомами легких елементів, якщо такий коефіцієнт умовно визначити як адитивну величину G=g_B(4a)+g_N(4c)+g_B(4b). Видно тенденцію зростання такого коефіцієнту при зростанні температури спікання.

Враховуючи те, що всі характеристики кристалічної структури сфалеритного нітриду бору залежать від температури спікання, для дослідження залежності таких характеристик від тиску спікання статистичну обробку даних проводили, обєднуючи дані в межах тих температурних інтервалів, де характеристики змінюються менш значимо. Результати наведено на рис. 4.20-б – 4.24-б.

На рис. 4.20-б показано, що екстремальне зростання періоду кристалічної гратки BN_сф потребує більшої термічної активації при зростанні тиску. Тиск стабілізує період кристалічної гратки.

Вплив тиску на розмір областей когерентного розсіювання і на мікроспотворення кристалічної гратки, а також на концентрацію дефектів упаковки в полікристалах (рис. 4.21-б, 4.22-б і 4.23-б відповідно) свідчить про баричну активацію процесів пластичної деформації при спіканні, які приводять до зростання дефектності реальної кристалічної структури полікристалів.

Залежність від тиску коефіцієнта g_B (рис.4.24-б) показує, що в області температур 1600-1750 К концентрація вакансій зростає більш інтенсивно при меншому тиску: тиск стабілізує структуру.

Вплив умов синтезу і зернистості вихідних порошків BN_сф на характеристики кристалічної структури полікристалів. В табл. 4.5 наведено дані статистичної обробки експериментів. У всіх випадках статистична (середньоквадратична) похибка менше або дорівнює систематичній похибці.

а	б

Рис. 4.20 Період кристалічної гратки сфалеритного нітриду бору в полікристалах в залежності від р,Т-параметрів спікання порошку.

а – по всіх тисках; б – при тисках: 1 – 2,5 ГПа; 2 – 4,2 ГПа; 3 – 7,7 ГПа.

а	б

Рис. 4.21 Залежність розміру блоків когерентного розсіювання від р,Т-параметрів спікання полікристалів BN_сф. Позначення – див. рис. 4.20.

а	б

Рис. 4.22. Залежність мікроспотворень кристалічної гратки BN_сф від р,Т-параметрів спікання полікристалів. Позначення – див. рис. 4.20.

а	б

Рис. 4.23 Концентрація дефектів упаковки в кристалічній гратці BN_сф в залежності від р,Т-параметрів спікання полікристалів. Позначення – див. рис. 4.20.

а	б

Рис. 4.24. Коефіцієнти заповнення правильних позицій атомів бору (g_B) і міжвузель (4b) в кристалічній гратці BN_сф в залежності від р,Т-параметрів спікання полікристалів. Позначення – див. рис. 4.20.

Рис.4.25. Ефективний коефіцієнт заповнення позицій (4a), (4c) і (4b) кристалічної гратки BNсф атомами легких елементів.

Отримані дані показують, що умови синтезу значимо впливають на період кристалічної гратки BN_сф і концентрацію дефектів упаковки, а зернистість вихідних порошків – на коефіцієнт заповнення правильних позицій атомів бору, а також на розмір областей когерентного розсіювання і величину мікроспотворень кристалічної гратки.

Перекриття довірчих інтервалів у багатофакторному експерименті може бути наслідком більшого впливу одних і меншого інших факторів на різні параметри структури.

Температура спікання полікристалів значимо впливає на всі параметри кристалічної структури BN_сф (див. розд. 4.3.3.1). Тому доцільно аналізувати, чи є звязок між умовами синтезу і зернистістю вихідних порошків з одного боку, і параметрами їх кристалічної структури з іншого, і чи успадковується такий звязок в полікристалах. Такі дані показано на рис. 4.26-4.31.

Період кристалічної гратки BN_сф порошкових зразків залежить від умов синтезу (див. рис. 4.26-а). Така залежність зберігається в полікристалах після спікання в області р,Т-параметрів рекристалізації (7,7 ГПа, 2700 К). Якщо вихідні порошки було синтезовано в умовах надлишку азоту в середовищі кристалізації, то період гратки в таких порошках менший. Залежності періоду кристалічної гратки від зернистості в вихідних порошках і в полікристалах не виявлено (див. рис. 4.26-б).

Розмір областей когерентного розсіювання в полікристалах BN_сф не залежить від умов синтезу, але залежить від зернистості вихідного порошку (див. рис. 4.27). В полікристалах, отриманих з дрібних порошків, розмір ОКР значимо менший, а початок відпалу зміщений до високих температур.

Аналогічно розміру ОКР змінюється інша характеристика дислокаційної структури – мікроспотворення кристалічної гратки BN_сф (див. рис. 4.28). Залежність від умов синтезу не виявлено В полікристалах, отриманих з дрібних порошків, максимальний рівень мікроспотворень значимо вищий, ніж в полікристалах з крупних порошків.

Таблиця 4.5