Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках
Приведены впервые полученные авторами данные о превращении (при Т = 1650 К) ромбоэдрической фазы нитрида бора в гексагональную в ограненных трубках. Переход осуществляется с участием базисных сдвигов и образованием промежуточных структур в форме многослойных политипов. Сделано заключение, что развит...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20738 |
| 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: | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках / Г.С. Олейник, В.И. Ляшенко // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 5. — С. 3-6. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859946947040772096 |
|---|---|
| author | Олейник, Г.С. Ляшенко, В.И. |
| author_facet | Олейник, Г.С. Ляшенко, В.И. |
| citation_txt | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках / Г.С. Олейник, В.И. Ляшенко // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 5. — С. 3-6. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Сверхтвердые материалы |
| description | Приведены впервые полученные авторами данные о превращении (при Т = 1650 К) ромбоэдрической фазы нитрида бора в гексагональную в ограненных трубках. Переход осуществляется с участием базисных сдвигов и образованием промежуточных структур в форме многослойных политипов. Сделано заключение, что развитие превращений обусловлено релаксацией напряжений в трубках, возникающих в них из-за анизотропии термического расширения, которые способствуют развитию пластических сдвигов по (0001) в BNр.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:14:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 5 3
Получение, структура, свойства
УДК 621.921.34
Г. С. Олейник, В. И. Ляшенко (г. Киев)
Механизм превращения BNр → BNг
в нано- и микротрубках
Приведены впервые полученные авторами данные о превращении
(при Т = 1650 К) ромбоэдрической фазы нитрида бора в гексагональную в огра-
ненных трубках. Переход осуществляется с участием базисных сдвигов и обра-
зованием промежуточных структур в форме многослойных политипов. Сделано
заключение, что развитие превращений обусловлено релаксацией напряжений в
трубках, возникающих в них из-за анизотропии термического расширения, ко-
торые способствуют развитию пластических сдвигов по (0001) в BNр.
Ключевые слова: нитрид бора, модификация, синтез, превраще-
ние, многослойные политипы, деформация, разупорядочение.
Ранее было установлено [1], что начальная температура пре-
вращения (в отсутствие внешней нагрузки) ромбоэдрической модификации
нитрида бора (BNр) в гексагональную (BNг ) зависит от структурного состоя-
ния исходной фазы: для высокодисперсной фазы эта температура составляет
≥ 2100 К, а для высокоориентированной в форме пиролитических осадков —
≥ 2800 К. В данной работе на примере исследования BNр в форме ограненных
трубок установлено, что такое превращение проходит уже при Т = 1650 К.
Объектом исследования служил порошок нитрида бора, полученный ме-
тодом карботермического синтеза в среде аммиака при Т = 1650 К при раз-
личных длительностях отжига τ — от 1 до 4 ч. В таком порошке, синтезиро-
ванном при τ = 1 ч, наряду с основной составляющей BNг, представленной в
виде агрегатов частиц пластинчатой формы — онионов, а также нано- и мик-
роразмерных трубок цилиндрического сечения, содержался и BNр в форме
ограненных трубок. Трубки имели форму удлиненных призм. Диапазон по-
перечных сечений таких трубок составлял 70—300 нм. Поверхности огранки
трубок являлись морфологически плоскими и были составлены плоскостями
типа (11 2 0). Ось удлинения трубок — [0001]. Методами просвечивающей
электронной микроскопии в сочетании с микродифракцией исследовали
структурные превращения в таких трубках BNр и изменения их фазового
(политипного) состава с ростом длительности отжига при указанной темпе-
ратуре синтеза. Фазовый состав и структурное состояние идентифицировали
© Г. С. ОЛЕЙНИК, В. И. ЛЯШЕНКО, 2008
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 4
по анализу микроэлектронограмм (МЭГ) от поверхностей огранки трубок. На
МЭГ от поверхностей (11 2 0) обычно выявляются узловые ряды 00l и h0l, из
анализа которых можно судить о наличии базисных дефектов упаковки, мно-
гослойных политипов и присутствия гексагональных фаз.
Установлено, что в порошке, синтезированном при τ = 1 ч, ограненные
трубки содержат только ромбоэдрическую фазу BN. Трубки находятся в раз-
личном структурном состоянии. Основными являются три типа трубок:
1. Малодефектные, на МЭГ от них выявляются отчетливые точечные реф-
лексы, соответствующие узловым отражениям от плоскостей типа (11 2 0).
2. С внутренними напряжениями и разориентированными областями.
Первое подтверждается наблюдением на электронно-микроскопических изо-
бражениях изгибных контуров, являющихся диагностическим признаками
наличия напряжений, второе — присутствием на МЭГ узловых рефлексов в
форме дужек (рис. 1, а).
3. Составленные в различной степени разупорядоченной в направлении
[001] ромбоэдрической фазой BN. На это указывает наблюдение на МЭГ от
поверхностей огранки трубок уширения узловых рефлексов в рядах h0l в
направлении [001] и наличие сплошных диффузных тяжей между ними, а на
электронно-микроскопических изображениях — выявление микрополосчатого
контраста, обусловленного наличием базисных дефектов упаковки (рис. 1, б).
После отжига при τ = 2 ч в порошковом образце основная часть трубок
являются сильно деформированной и разрушенной. В результате деформации
проходит формоизменение трубок по длине, выявляется их изгиб, смещение
участков относительно друг друга по плоскости (0001) без нарушения
сплошности, что проявляется в появлении ступенек в местах сопряжения
поверхностей огранки. При разрушении образуются элементы структуры в
форме удлиненных прямоугольных пластин, в том числе и деформированных
“гофрированием” (рис. 1, в), а также спаренных пластин в виде фрагментов
типа “крыши”. Как и в деформированных трубках, так и в элементах их раз-
рушения методами МЭГ зафиксировано разупорядоченное состояние, обу-
словленное наличием высокой плотности базисных дефектов упаковки, а
также присутствием многослойных политипов (в рядах h0l на фоне тяжей
выявлены несистематические точечные отражения). Только в отдельных об-
разцах был идентифицирован политип 9R. Об этом свидетельствует появле-
ние между узловыми отражениями в рядах 00l и h0l двух точечных отраже-
ний, разделяющих расстояние на три равных части (см. рис. 1, в).
После отжига при τ = 3—4 ч в порошковой пробе нитрида бора, наряду с
пластинками округлой формы и цилиндрическими трубками BNг, содержатся
также указанные элементы структуры, образованные в результате разруше-
ния трубок. Основная их часть составлена смесью ромбоэдрической и гекса-
гональной фаз в сочетании с многослойными политипами. Оси [001] состав-
ляющих фаз являются параллельными, что указывает на кристаллографиче-
скую связь между ними (рис. 1, г).
Полученные данные позволяют заключить, что в процессе отжига трубок
BNр в поверхностях их огранки проходит образование базисных дефектов
упаковки, формирование многослойных политипов и фазовое превращение в
BNг. Факт возникновения на начальных этапах отжига базисных дефектов
упаковки (см. рис. 1, б), а также анализ особенностей МЭГ от двухфазных
(BNр + BNг) образцов (см. рис. 1, г) свидетельствует о развитии кристаллори-
ентированного перехода BNр → BNг, реализуемого с участием базисного
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 5 5
150 нм
а
102 101 104
003 003
300 нм
б
150 нм
в
100 нм
г
102p 101p 104p
003p 003p
002г 002г
010г
010г
Типичное электронно-микроскопическое изображение субструктуры (и соответствующие
МЭГ), выявляемое в поверхностях огранки нано- и микроразмерных трубок нитрида бора
по мере изменения их морфологии и фазового состава с ростом длительности отжига при
Т = 1650 К: монофазное состояние BNр с напряжениями (а, стрелками указаны деформаци-
онные изгибные контуры на изображении); разупорядоченное состояние BNр с высокой
плотностью базисных дефектов упаковки (б, стрелкой на МЭГ указан сплошной тяж между
вытянутыми узловыми отражениями); “гофрированная” пластина с субструктурными де-
фектами, образованная в результате разрушения исходной ограненной трубки, которая
состоит из BNр и политипа 9R (в, стрелками на МЭГ указаны рефлексы между узловыми
отражениями); пластина с дефектами, состоящая из BNр в сочетании с многослойными
политипами и BNг (г, стрелками на МЭГ отмечены отражения BNр); для монофазного BNр
(а) и смеси BNр с BNг (г) приведены схемы МЭГ.
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 6
скольжения. Причиной пластических сдвигов являются скорее всего напря-
жения, возникающие в трубках в процессе нагрева из-за сильной анизотро-
пии коэфициента термического расширения (КТР) BNр. По данным [2], для
BNр величина КТР×106 К–1 в направлении оси а в интервале 410—1190 К
изменяется от –2,86 до –1,51; для пиролитического нитрида бора, содержаще-
го 75 % BNр, в интервале 300—1200 К эта величина в направлении а и с со-
ставляет –1,9 и 43,7 соответственно. Непосредственным подтверждением
возникновения таких напряжений в трубках может служить субструктура с
изгибными экстинкционными контурами, выявляемая в поверхностях огран-
ки трубок BNр (см. рис. 1, а). Указанные напряжения являются также ответ-
ственными и за разрушение трубок, поскольку они способствуют генериро-
ванию в трубках напряжения растяжения в направлении оси [0001] и сжатия
в ортогональном направлении.
Можно предположить, что установленное нами низкотемпературное (в
сравнении с данными работы [1]) превращение BNр → BNг обусловлено пре-
жде всего кристалломорфологией и масштабом элементов структуры исход-
ной фазы, способствующих прохождению релаксационных процессов с уча-
стием расщепленных дислокаций. Результаты структурных исследований
свидетельствуют, что релаксационные структурные превращения в поверхно-
стях огранки трубок проходят в такой последовательности: разупорядочение
в направлении [0001] → формирование многослойных политипов → образо-
вание гексагональной фазы BN. Возникающие в трубках межфазные напря-
жения также будут вносить положительный вклад в общие напряжения, вы-
званные фактором термической анизотропии, определяющие в конечном
итоге разрушение трубок.
1. Solozhenko V. L. , Petrusha I. A., Svirid A. A. Thermal phase stability of rhombohedral boron
nitride // High Pressure Research. — 1996. — 15. — P. 95—103.
2. Дедков В. С., Кабышев А. В., Конусов Ф. В. и др. Свойства пиролитического ромбоэдри-
ческого нитрида бора // Неорган. материалы. — 1996. — 32, № 6. — С. 690—695.
Ин-т проблем материаловедения Поступила 18.02.08
им. И. Н. Францевича НАН Украины
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20738 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3119 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:14:33Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Олейник, Г.С. Ляшенко, В.И. 2011-06-04T17:44:33Z 2011-06-04T17:44:33Z 2008 Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках / Г.С. Олейник, В.И. Ляшенко // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 5. — С. 3-6. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20738 621.921.34 Приведены впервые полученные авторами данные о превращении (при Т = 1650 К) ромбоэдрической фазы нитрида бора в гексагональную в ограненных трубках. Переход осуществляется с участием базисных сдвигов и образованием промежуточных структур в форме многослойных политипов. Сделано заключение, что развитие превращений обусловлено релаксацией напряжений в трубках, возникающих в них из-за анизотропии термического расширения, которые способствуют развитию пластических сдвигов по (0001) в BNр. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Получение, структура, свойства Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках Article published earlier |
| spellingShingle | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках Олейник, Г.С. Ляшенко, В.И. Получение, структура, свойства |
| title | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках |
| title_full | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках |
| title_fullStr | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках |
| title_full_unstemmed | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках |
| title_short | Механизм превращения BNр → BNг в нано- и микротрубках |
| title_sort | механизм превращения bnр → bnг в нано- и микротрубках |
| topic | Получение, структура, свойства |
| topic_facet | Получение, структура, свойства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20738 |
| work_keys_str_mv | AT oleinikgs mehanizmprevraŝeniâbnrbngvnanoimikrotrubkah AT lâšenkovi mehanizmprevraŝeniâbnrbngvnanoimikrotrubkah |