Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20700 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 / Н.П. Беженар, С.А. Божко, Т.A. Гарбуз, Н.Н. Белявина, В.Я. Маркив // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 3. — С. 92-95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20700 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Беженар, Н.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.A. Белявина, Н.Н. Маркив, В.Я. 2011-06-03T22:11:39Z 2011-06-03T22:11:39Z 2008 Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 / Н.П. Беженар, С.А. Божко, Т.A. Гарбуз, Н.Н. Белявина, В.Я. Маркив // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 3. — С. 92-95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20700 661.657:548.73 ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Письма в редакцию Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 |
| spellingShingle |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 Беженар, Н.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.A. Белявина, Н.Н. Маркив, В.Я. Письма в редакцию |
| title_short |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 |
| title_full |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 |
| title_fullStr |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 |
| title_full_unstemmed |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 |
| title_sort |
особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cbn—al—tib2 |
| author |
Беженар, Н.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.A. Белявина, Н.Н. Маркив, В.Я. |
| author_facet |
Беженар, Н.П. Божко, С.А. Гарбуз, Т.A. Белявина, Н.Н. Маркив, В.Я. |
| topic |
Письма в редакцию |
| topic_facet |
Письма в редакцию |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20700 |
| citation_txt |
Особенности кристаллической структуры диборида титана, образующегося в сверхтвердых композитах системы cBN—Al—TiB2 / Н.П. Беженар, С.А. Божко, Т.A. Гарбуз, Н.Н. Белявина, В.Я. Маркив // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 3. — С. 92-95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT beženarnp osobennostikristalličeskoistrukturydiboridatitanaobrazuûŝegosâvsverhtverdyhkompozitahsistemycbnaltib2 AT božkosa osobennostikristalličeskoistrukturydiboridatitanaobrazuûŝegosâvsverhtverdyhkompozitahsistemycbnaltib2 AT garbuzta osobennostikristalličeskoistrukturydiboridatitanaobrazuûŝegosâvsverhtverdyhkompozitahsistemycbnaltib2 AT belâvinann osobennostikristalličeskoistrukturydiboridatitanaobrazuûŝegosâvsverhtverdyhkompozitahsistemycbnaltib2 AT markivvâ osobennostikristalličeskoistrukturydiboridatitanaobrazuûŝegosâvsverhtverdyhkompozitahsistemycbnaltib2 |
| first_indexed |
2025-11-25T22:16:29Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:16:29Z |
| _version_ |
1850561680951476224 |
| fulltext |
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 92
Письма в редакцию
УДК 661.657:548.73
Н. П. Беженар, С. А. Божко, Т. A. Гарбуз, Н. Н. Белявина,
В. Я. Маркив (г. Киев)
Особенности кристаллической структуры
диборида титана, образующегося
в сверхтвердых композитах системы
cBN—Al—TiB2
Композиционные материалы киборит-2 и киборит-3, разрабо-
танные в ИСМ НАН Украины на основе систем cBN—Al и cBN—TiC—Al
[1], нашли широкое применение при производстве лезвийного инструмента.
Стремление улучшить физико-механические свойства первого из этих мате-
риалов побудило авторов ввести диборид титана в состав исходной шихты
кубического нитрида бора и алюминия. Результаты исследований [2] показа-
ли, что TiB2 влияет на характер реакционного взаимодействия между сBN и
Al и одним из вариантов такого влияния может быть образование твердого
раствора по реакции
Al +
3
2BN +
)1(3 х
х
−
TіB2 =
3
2 AlN +
)1(3
1
х−
TіхAl1–хB2.
Однако подтверждение такой возможности требовало более детального
рентгеновского исследования фазового состава продуктов синтеза и кристал-
лической структуры идентифицированных фаз. В связи с этим были проведе-
ны эксперименты на модельных двухслойных образцах, при изготовлении
которых в ячейку высокого давления послойно загружали порошок диборида
титана и шихту состава cBN + 10 % (по массе) Al (толщина каждого слоя
составляла 3 мм). Спекание проводили под давлением 7,7 ГПа при темпера-
туре 2300 К по двум технологическим режимам: с предварительной пропит-
кой под давлением алюминием, содержащимся в шихте, и без пропитки.
Спеченные двухслойные пластины исследовали методами рентгеновского
фазового и структурного анализов. Дифрактограммы от поверхности образ-
цов со стороны подложки TiB2 и со стороны киборита-2 записывали на авто-
матизированном дифрактометре ДРОН-3 (медное фильтрованное излучение)
в дискретном режиме — шаг сканирования 0,05о, время экспозиции в каждой
точке — 4 с, интервал углов 2θ = 24—140о. Первичную обработку дифракци-
© Н. П. БЕЖЕНАР, С. А. БОЖКО, Т. A. ГАРБУЗ, Н. Н. БЕЛЯВИНА, В. Я. МАРКИВ, 2008
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 3 93
онных данных (положения центров тяжести Kα1 пиков и значения их инте-
гральных интенсивностей) проводили методом полнопрофильного анализа
[3]. Качественный и количественный фазовый анализ (с уточнением по мето-
ду наименьших квадратов периодов кристаллических решеток каждой из
идентифицированных фазовых составляющих), а также уточнение парамет-
ров кристаллических структур диборидов (коэффициентов заполнения ато-
мами титана и алюминия правильной системы точек 1(а) структуры типа
AlB2, изотропной температурной поправки Bизо, текстурного параметра τ)
проводили по комплексу программ [3]. Корректность проведенных расчетов
контролировали значением фактора расходимости R.
Результаты рентгеновского исследования исходного порошка TiB2 и мо-
дельных двухслойных пластин приведены в таблице. Полученные композиты
со стороны диборида титана однофазны и содержат TiB2 с параметрами кри-
сталлической структуры близкими к параметрам кристаллической структуры
исходного порошка. Следует отметить также, что структура TiB2 содержит
некоторое количество вакансий в правильной системе точек, занятой атомами
титана.
Результаты рентгеновского исследования двухслойных модельных
образцов (cBN + 10 % (по массе) Al)—TiB2, спеченых при 7,7 ГПа,
2300 К
Периоды решетки
TixAl1–xB2, нм
x-доля
в TixAl1–xB2
Параметры
структуры Фазовый состав
a c Ti Al Bизо τ**
R
Литературные данные [4]
TiB2 0,3028 0,3228 1,0 — — — —
Исходный порошок
TiB2 0,30293(1) 0,32278(1) 0,97(2) — 0,05(1) 0,90(3) 0,023
Спекание с предварительной пропиткой алюминием
TiB2 0,30297(2) 0,32283(1) 0,94(2) — 0,91(3) 0,76(4) 0,065
cBN(0,862)+AlN(0,111)+
MeB2(0,027)*
0,30263(3) 0,32348(8) 0,76(1) 0,24(1) 1,55(3) — 0,066
Спекание без предварительной пропитки алюминием
TiB2 0,30293(2) 0,32286(3) 0,83(3) — 0,71(2) 0,68(3) 0,062
cBN(0,877)+AlN(0,083)+
TiC(0,011)+MeB2(0,029) *
0,30223(7) 0,32402(6) 0,40(2) 0,60(2) 0,25(1) — 0,069
Литературные данные [5]
AlB2 0,30050 0,32537 — 0,90 — — —
*MeB2 = TixAl1–xB2. В скобках указано содержание фазовой составляющей по данным
количественного фазового анализа (мас. доли).
**Ось текстуры [001].
Со стороны шихты cBN—Al исследованные образцы многофазны и со-
держат кубический нитрид бора cBN, нитрид алюминия AlN, а также дибо-
рид MeB2, периоды решетки которого занимают промежуточное положение
между периодами решетки диборидов TiB2 и AlB2, что может свидетельство-
вать о существовании в композите твердого раствора TixAl1–xB2. Его образо-
вание при спекании образцов в условиях высоких давлений и температур
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 94
является результатом реакционного взаимодействием между алюминием и
TiB2.
Результаты уточнения кристаллической структуры каждого из боридов
MeB2 показывают, что оба металла (титан и алюминий) распределены по
правильной системе точек 1(а) пространственной группы P6/mmm статисти-
чески. Структура MeB2 полностью укомплектована атомами металлов и бора
(вакансии не обнаружены), а количественное соотношение в ней титана и
алюминия существенно зависит от технологических режимов спекания (см.
таблицу).
На основании полученных результатов о количественном составе боридов
TixAl1–xB2 построены графики концентрационных зависимостей периодов их
решеток (рисунок).
0 20 40 60 80 100
0,3000
0,3005
0,3010
0,3015
0,3020
0,3025
0,3030
0,3035
TiB
2
AlB
2
a,
н
м
а
0 20 40 60 80 100
0,3225
0,3230
0,3235
0,3240
0,3245
0,3250
0,3255
TiB
2
AlB
2
с,
н
м
б
Концентрационные зависимости периодов кристаллической решетки твердого раствора
TixAl1–xB2 в модельных образцах, синтезированных при давлении 7,7 ГПа и температуре
2300 К.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 3 95
Полученные результаты показывают, что за счет массопереноса титана
расплавом алюминия в процессе реакционного спекания шихты (cBN + 10 %
Al) — TiB2 при высоких давлениях и температурах образуются взаимные
твердые растворы TixAl1–xB2.
1. Новиков Н. В., Шульженко А. А., Беженар Н. П. и др. Поликристаллические материалы
на основе кубического нитрида бора // Синтез, спекание и свойства сверхтвердых мате-
риалов: Сб. науч. тр. — Киев: ИСМ НАН Украины. — 2005. — С. 122—128.
2. Беженар Н. П., Божко С. А., Гарбуз Т. А. и др. Спекание при высоких давлениях порош-
ков cBN с добавками тугоплавких соединений // Физика и техника высоких давлений.
— 2007. — 17, № 2. — С. 86—95.
3. Марків В. Я., Білявина Н. М. Апаратно-програмний комплекс для дослідження полікрис-
талічних речовин за їх дифракційними спектрами // Др. Міжнар. конф. “Конструкційні
та функціональні матеріали”. КФМ 97: Тез. доп. — Львів, 1997. — С. 260—261.
4. Lundstrom T. Preparation and crystal chemistry of some refractory borides and phosphides //
Arkiv Kemi. — 1969. — 31. — P. 227—266.
5. Burkhard U., Gurin V., Haarmann F. et al. On the electronic and structural properties of alu-
minium diboride Al0.9B2 // Solid State Chemistry. — 2004. — 177. — P. 389—394.
Ин-т сверхтвердых материалов Поступило 26.02.08
им. В. Н. Бакуля НАН Украины
Киевский национальный ун-т
им. Тараса Шевченко
|