Реологічні характеристики ущільнення шихти в залежності від зернистості кнб і вмісту Al.

Зернистість	U, КДж/моль				, ГПас
Al, % мас.	0	2	10	Всі	0	2	10	Всі
1/0	30,9	26,9	14,8	246	6,5	7,0	15	104
2/1	41,6	26,8	11,1	3010	2,4	7,3	15,8	95
3/2	35,9	23,4	-	3010	3,5	7,2		53
Всі	364	26(2)	133		42	7,2(1)	15,47
Всі	264				82

Рис. 3.11 Залежність енергії активації ущільнення (1) та зсувної в’язкості (2) від зернистості вихідних порошків КНБ.	Рис. 3.12 Залежність енергії активації ущільнення (1) та зсувної в’язкості (2) від кількості алюмінію в шихті для спікання (порошки КМ 1/0, КМ 2/1, КМ 3/2).

Експерименти (спікання при р=7,7 ГПа, Т=300-2700 К, t=45-90c) проведено по повній матриці двохфакторного експерименту (табл. 3.14). На рис. 3.11 і 3.12 показано реологічні характеристики – енергію активації процесу ущільнення і зсувну в’язкість в залежності від зернистості КНБ і від вмісту алюмінію в шихті.

Енергія активації, визначена для широкого інтервалу температур ущільнення при 7,7 ГПа, значимо не залежить від зернистості мікропорошків КМ 3/2, КМ 2/1 і КМ 1/0. Коефіцієнт зсувної в'язкості має тенденцію до зростання при наближенні до субмікронних порошків.

Залежність від вмісту алюмінію в шихті для обох реологічних характеристик значима (див. рис. 3.12). При вмісті в шихті 10% Al енергія активації знижується майже в 3 рази, а коефіцієнт зсувної в'язкості зростає майже в 4 рази.

3.3. Висновки до розділу 3

Густина полікристалів КНБ збільшується при підвищенні тиску спікання (в усіх випадках), температури і тривалості спікання (крім випадків, коли можливий фазовий перехід BN_сф  BN_г). Збільшення зернистості вихідних порошків КНБ приводить до підвищення густини полікристалів на початкових стадіях спікання, на кінцевих стадіях при високих р,Т-параметрах спікання густина полікристалів, одержаних з порошків різних зернистостей, практично не відрізняється.

Введення алюмінію в шихту для спікання сприяє значному підвищенню густини при порівняно невисоких температурах спікання (до 2000 К), причина цього - активація ущільнення при появі рідкої фази в процесі спікання, запобігання фазовому перетворенню BN_сфBN_г, зв'язування газів в порах з утворенням кристалічних речовин.

Максимальні значення густини полікристалів КНБ становлять 97 – 98 % і досягнуті при параметрах спікання 7,7 ГПа і 2300-2500 К, при реакційному спіканні КНБ з алюмінієм вже при тиску 4,2 ГПа, температурі 1750 К досягнуто густини композитів більше 99%.

Встановлено, що при спіканні порошків кубічного нітриду бору в умовах високого тиску (2,5 – 7,7 ГПа) кінетика ущільнення може бути описана рівнянням лінійної повзучості, що не установилась, для бінгамівської (пластичної) течії з лінійною залежністю швидкості ущільнення від тиску, на відміну від степеневої залежності при спіканні гарячим і газостатичним пресуванням металів і тугоплавких сполук. Енергія активації ущільнення, зсувна в’язкість і порогова напруга залежать від технологічних параметрів спікання. З ростом тиску енергія активації ущільнення і зсувна в’язкість зменшуються. Зі збільшенням тривалості спікання зсувна в’язкість значно зростає, порогова напруга для цих же умов практично не змінюється. З ростом зернистості вихідних порошків кубічного BN енергія активації ущільнення збільшується, зсувна в’язкість зменшується. Зі збільшенням кількості Al в шихті енергія активації спікання зменшується.