Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском
Методом рентгеноструктурного аналізу детально досліджено кристалічну структуру карбіду титану (TiC) і нітриду ванадію (VN), які поряд із супутніми фазами містяться в композитах, отриманих HPHT (high pressure, high temperature) спіканням (7,7 ГПа, 1750—2300 °С) сумішей cBN—TiC—VN—Al двох складів (об....
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2024 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/202327 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском / Н.М. Білявина, В.З. Туркевич, А.М. Курилюк, Д.А. Стратійчук, О.І. Наконечна // Доповіді Національної академії наук України. — 2024. — № 4. — С. 33-47. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-202327 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Білявина, Н.М. Туркевич, В.З. Курилюк, А.М. Стратійчук, Д.А. Наконечна, О.І. 2025-03-16T10:41:46Z 2024 Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском / Н.М. Білявина, В.З. Туркевич, А.М. Курилюк, Д.А. Стратійчук, О.І. Наконечна // Доповіді Національної академії наук України. — 2024. — № 4. — С. 33-47. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/202327 621.762; 538.9; 539.26 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2024.04.033 Методом рентгеноструктурного аналізу детально досліджено кристалічну структуру карбіду титану (TiC) і нітриду ванадію (VN), які поряд із супутніми фазами містяться в композитах, отриманих HPHT (high pressure, high temperature) спіканням (7,7 ГПа, 1750—2300 °С) сумішей cBN—TiC—VN—Al двох складів (об. %): 60 : 17,5 : 17,5 : 5 і 60 : 25 : 15 : 5. Встановлено, що в результаті твердофазної взаємодії між TiC та VN, а також між TiC та алюмінієм зв’я'зки у продуктах спікання утворюються багатокомпонентні тверді розчини — (Ti,V)(C,N) та (V,Ti)N за температур 1750—1900 °С і (Ti,V,Al)(C,N) та (V,Ti)(N,C) за температур 2000—2350 °С. Кристалічні структури цих розчинів належать до модифікованої структури типу NaCl, яка містить додаткову правильну систему точок для розміщення атомів азоту та вуглецю. Визначено їх елементний склад. На основі аналізу отриманих у роботі рентгеноструктурних даних та отриманих раніше даних XEDS досліджень встановлено, що утворення зазначених твердих розчинів відбувається за двома основними механізмами: по-перше, це дифузія вивільнених у результаті розпаду VN та cBN потоків атомів азоту, які через наявний у реакційній зоні градієнт температур прямують до поверхні композита; по-друге, це міжфазна взаємодія металів Ti та V через границі зерен фаз TiC та VN, що контактують, а також міжфазна взаємодія зерен фази TiC з рідким алюмінієм зв’я'зки. У перспективі виготовлена певним способом суміш дрібнокристалічних багатокомпонентних карбонітридів (Ti,V)(C,N) та (V,Ti)(N,C) може слугувати функціональною домішкою для покращення механічних властивостей виробів з медичного титану ТВ6. The structure of titanium carbide TiC and vanadium nitride VN, which together with associated phases exist in composites made from cBN-TiC-VN-Al charge of two compositions (vol. %): 60 : 17.5 : 17.5 : 5 and 60 : 25 : 15 : 5 by high pressure — high temperature sintering (HPHT) sintering (7.7 GPa, 1750—2300 °С) has been studied by X-ray diffraction methods. It was found that multicomponent solid solutions of the type (Ti,V,Al)(C,N) and (V,Ti) (N,C) are formed during sintering at 2000—2350 °C as a result of solid-phase interaction between TiC and VN, as well as between TiC and Al. It is shown that the crystal structures of these solutions belong to the modified NaCl type, which contains an additional regular system of points to accommodate nitrogen and carbon atoms. The elemental content of these crystal structures is also determined. Analyzing the X-ray diffraction data obtained in this work and earlier XEDS results, it is shown that the formation of these solid solutions occurs by two main mechanisms. First, it is the diffusion flux of nitrogen atoms released as a result of decomposition of VN and cBN. These fluxes are directed upward toward the composite surface due to the temperature gradient in the reaction zone. Secondly, it is the interfacial interaction of Ti and V metals through the interfaces of contacting grains of TiC and VN phases, as well as the interfacial interaction of TiC grains with liquid Al binder. In perspective, the mixture of fine crystalline multicomponent carbonitrides (Ti,V)(C,N) and (V,Ti)(N,C), fabricated in a certain way, can serve as a functional alloying element to improve the mechanical properties of medical titanium TV6. Роботу виконано за фінансової підтримки Міністерства освіти і науки України (тема № 24БФ051-01 “Синтез біосумісних металокерамічних композитів для підвищення зно со стійкості медичних інструментів та імплантів на основі титану”; за договором № РН 14-2023 від 24.05.2023 на виконання НТР “Розробка нових надтвердих композиційних матеріалів на основі кубічного нітриду бору для робочих елементів різального інструменту нового покоління”). uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Матеріалознавство Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском Formation of multicomponent solid solutions in cBN—TiC— VN—Al system at high pressure composite sintering Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском |
| spellingShingle |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском Білявина, Н.М. Туркевич, В.З. Курилюк, А.М. Стратійчук, Д.А. Наконечна, О.І. Матеріалознавство |
| title_short |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском |
| title_full |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском |
| title_fullStr |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском |
| title_full_unstemmed |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском |
| title_sort |
формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cbn—tic—vn—al за умов спікання композитів під високим тиском |
| author |
Білявина, Н.М. Туркевич, В.З. Курилюк, А.М. Стратійчук, Д.А. Наконечна, О.І. |
| author_facet |
Білявина, Н.М. Туркевич, В.З. Курилюк, А.М. Стратійчук, Д.А. Наконечна, О.І. |
| topic |
Матеріалознавство |
| topic_facet |
Матеріалознавство |
| publishDate |
2024 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Formation of multicomponent solid solutions in cBN—TiC— VN—Al system at high pressure composite sintering |
| description |
Методом рентгеноструктурного аналізу детально досліджено кристалічну структуру карбіду титану (TiC) і нітриду ванадію (VN), які поряд із супутніми фазами містяться в композитах, отриманих HPHT (high pressure, high temperature) спіканням (7,7 ГПа, 1750—2300 °С) сумішей cBN—TiC—VN—Al двох складів (об. %): 60 : 17,5 : 17,5 : 5 і 60 : 25 : 15 : 5. Встановлено, що в результаті твердофазної взаємодії між TiC та VN, а також між TiC та алюмінієм зв’я'зки у продуктах спікання утворюються багатокомпонентні тверді розчини — (Ti,V)(C,N) та (V,Ti)N за температур 1750—1900 °С і (Ti,V,Al)(C,N) та (V,Ti)(N,C) за температур 2000—2350 °С. Кристалічні структури цих розчинів належать до модифікованої структури типу NaCl, яка містить додаткову правильну систему точок для розміщення атомів азоту та вуглецю. Визначено їх елементний склад. На основі аналізу отриманих у роботі рентгеноструктурних даних та отриманих раніше даних XEDS досліджень встановлено, що утворення зазначених твердих розчинів відбувається за двома основними механізмами: по-перше, це дифузія вивільнених у результаті розпаду VN та cBN потоків атомів азоту, які через наявний у реакційній зоні градієнт температур прямують до поверхні композита; по-друге, це міжфазна взаємодія металів Ti та V через границі зерен фаз TiC та VN, що контактують, а також міжфазна взаємодія зерен фази TiC з рідким алюмінієм зв’я'зки. У перспективі виготовлена певним способом суміш дрібнокристалічних багатокомпонентних карбонітридів (Ti,V)(C,N) та (V,Ti)(N,C) може слугувати функціональною домішкою для покращення механічних властивостей виробів з медичного титану ТВ6.
The structure of titanium carbide TiC and vanadium nitride VN, which together with associated phases exist in composites made from cBN-TiC-VN-Al charge of two compositions (vol. %): 60 : 17.5 : 17.5 : 5 and 60 : 25 : 15 : 5 by high pressure — high temperature sintering (HPHT) sintering (7.7 GPa, 1750—2300 °С) has been studied by X-ray diffraction methods. It was found that multicomponent solid solutions of the type (Ti,V,Al)(C,N) and (V,Ti) (N,C) are formed during sintering at 2000—2350 °C as a result of solid-phase interaction between TiC and VN, as well as between TiC and Al. It is shown that the crystal structures of these solutions belong to the modified NaCl type, which contains an additional regular system of points to accommodate nitrogen and carbon atoms. The elemental content of these crystal structures is also determined. Analyzing the X-ray diffraction data obtained in this work and earlier XEDS results, it is shown that the formation of these solid solutions occurs by two main mechanisms. First, it is the diffusion flux of nitrogen atoms released as a result of decomposition of VN and cBN. These fluxes are directed upward toward the composite surface due to the temperature gradient in the reaction zone. Secondly, it is the interfacial interaction of Ti and V metals through the interfaces of contacting grains of TiC and VN phases, as well as the interfacial interaction of TiC grains with liquid Al binder. In perspective, the mixture of fine crystalline multicomponent carbonitrides (Ti,V)(C,N) and (V,Ti)(N,C), fabricated in a certain way, can serve as a functional alloying element to improve the mechanical properties of medical titanium TV6.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/202327 |
| citation_txt |
Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском / Н.М. Білявина, В.З. Туркевич, А.М. Курилюк, Д.А. Стратійчук, О.І. Наконечна // Доповіді Національної академії наук України. — 2024. — № 4. — С. 33-47. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT bílâvinanm formuvannâbagatokomponentnihtverdihrozčinívusistemícbnticvnalzaumovspíkannâkompozitívpídvisokimtiskom AT turkevičvz formuvannâbagatokomponentnihtverdihrozčinívusistemícbnticvnalzaumovspíkannâkompozitívpídvisokimtiskom AT kurilûkam formuvannâbagatokomponentnihtverdihrozčinívusistemícbnticvnalzaumovspíkannâkompozitívpídvisokimtiskom AT stratíičukda formuvannâbagatokomponentnihtverdihrozčinívusistemícbnticvnalzaumovspíkannâkompozitívpídvisokimtiskom AT nakonečnaoí formuvannâbagatokomponentnihtverdihrozčinívusistemícbnticvnalzaumovspíkannâkompozitívpídvisokimtiskom AT bílâvinanm formationofmulticomponentsolidsolutionsincbnticvnalsystemathighpressurecompositesintering AT turkevičvz formationofmulticomponentsolidsolutionsincbnticvnalsystemathighpressurecompositesintering AT kurilûkam formationofmulticomponentsolidsolutionsincbnticvnalsystemathighpressurecompositesintering AT stratíičukda formationofmulticomponentsolidsolutionsincbnticvnalsystemathighpressurecompositesintering AT nakonečnaoí formationofmulticomponentsolidsolutionsincbnticvnalsystemathighpressurecompositesintering |
| first_indexed |
2025-12-07T20:04:19Z |
| last_indexed |
2025-12-07T20:04:19Z |
| _version_ |
1850881196627591168 |