Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні
The electrical properties of the diamond powders synthesised in the Mg–Zn–В–C system have been studied. The pressure dependence of the electrical resistance of the powders has been measured.
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Назва видання: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22612 |
| 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: | Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні / К.А. Свирид, Г.А. Петасюк, Л.О. Романко, В.С. Гаврилова, О.О. Бочечка// Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 370-374. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22612 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-226122025-06-03T16:03:54Z Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні Свирид, К.А. Петасюк, Г.А. Романко, Л.О. Гаврилова, В.С. Бочечка, О.О. Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора The electrical properties of the diamond powders synthesised in the Mg–Zn–В–C system have been studied. The pressure dependence of the electrical resistance of the powders has been measured. 2009 Article Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні / К.А. Свирид, Г.А. Петасюк, Л.О. Романко, В.С. Гаврилова, О.О. Бочечка// Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 370-374. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22612 621.921.34–492.2:666.233:539.89 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| spellingShingle |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Свирид, К.А. Петасюк, Г.А. Романко, Л.О. Гаврилова, В.С. Бочечка, О.О. Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
The electrical properties of the diamond powders synthesised in the Mg–Zn–В–C system
have been studied. The pressure dependence of the electrical resistance of the powders has been
measured. |
| format |
Article |
| author |
Свирид, К.А. Петасюк, Г.А. Романко, Л.О. Гаврилова, В.С. Бочечка, О.О. |
| author_facet |
Свирид, К.А. Петасюк, Г.А. Романко, Л.О. Гаврилова, В.С. Бочечка, О.О. |
| author_sort |
Свирид, К.А. |
| title |
Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні |
| title_short |
Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні |
| title_full |
Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні |
| title_fullStr |
Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні |
| title_full_unstemmed |
Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні |
| title_sort |
зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі mg–zn–в–c, при пресуванні |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22612 |
| citation_txt |
Зміна електроопору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–В–C, при пресуванні / К.А. Свирид, Г.А. Петасюк, Л.О. Романко, В.С. Гаврилова, О.О. Бочечка// Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 370-374. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT sviridka zmínaelektrooporualmaznihporoškívsintezovanihvsistemímgznvcpripresuvanní AT petasûkga zmínaelektrooporualmaznihporoškívsintezovanihvsistemímgznvcpripresuvanní AT romankolo zmínaelektrooporualmaznihporoškívsintezovanihvsistemímgznvcpripresuvanní AT gavrilovavs zmínaelektrooporualmaznihporoškívsintezovanihvsistemímgznvcpripresuvanní AT bočečkaoo zmínaelektrooporualmaznihporoškívsintezovanihvsistemímgznvcpripresuvanní |
| first_indexed |
2025-11-24T05:18:50Z |
| last_indexed |
2025-11-24T05:18:50Z |
| _version_ |
1849647725431226368 |
| fulltext |
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
370
6. Ganesh V., Vijayaraghavan D., Lakshminarayanan V. Fine grain growth of nickel electro-
deposit effect of applied magnetic field during deposition // Appl. Surf. Sci., – 2005. – Р.
285–295.
7. Matushima H., Ispas A., Bund A., Bozzini B. Fine grain growth of nickel electrodeposit ef-
fect of applied magnetic field during deposition // Electroanal. Chem. – 2008. – № 615(2). –
Р. 191–196.
Поступила 28.05.2009
УДК 621.921.34–492.2:666.233:539.89
К. А. Свирид; Г. А. Петасюк, Л. О. Романко, кандидаты технических наук,
В. С. Гаврилова, О. О. Бочечка, д-р техн. наук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ
ЗМІНА ЕЛЕКТРООПОРУ АЛМАЗНИХ ПОРОШКІВ, СИНТЕЗОВАНИХ
В СИСТЕМІ Mg–Zn–В–C, ПРИ ПРЕСУВАННІ
The electrical properties of the diamond powders synthesised in the Mg–Zn–В–C system
have been studied. The pressure dependence of the electrical resistance of the powders has been
measured.
Вступ
Створення електропровідних матеріалів на основі алмазу відкриває перспективи їх-
нього застосування в електроніці та електрохімії. Як відомо, алмаз є широкозонним діелект-
риком. Набуття електричної провідності алмазом відбувається при введенні в його ґратку
бору як домішки заміщення [1]. Ефективним способом такого введення є синтез алмазу в
системі Mg–Zn–В–C [2].
Експериментальне вивчення електричної провідності синтезованих порошків полягає
в вимірюванні вольт-амперних характеристик (ВАХ) стисненого порошку за допомогою спе-
ціально розробленої комірки, яка є прес-формою з матрицею, виготовленою з непровідного
матеріалу з високим питомим опором.
Метою нашої роботи є встановлення впливу тиску пресування на величину електрич-
ного опору брикетів, сформованих в стальній прес-формі з порошків, синтезованих в системі
Mg–Zn–В–C.
Методика дослідження
Синтез алмазу в системі Mg–Zn–В–C здійснювали при тиску біля 8 ГПа і температурі
порядку 1700°С в апараті високого тиску типу «тороїд» [3]. Шихта складалася з однорідної
суміші порошку сплаву MgZn і спектрального графіту. Графіт в якості домішки містив бли-
зько 0,007 % (за масою) бору. В шихту також додатково вводили бор. Продукт синтезу під-
давали термохімічній обробці для видалення металів та неалмазного вуглецю.
Пресування синтезованих порошків при тиску до 0,5 ГПа проводили в стальній прес-
формі діаметром 9 мм при зусиллі преса до 30 МН.
Опір зразків визначали методом вимірювання ВАХ при постійній силі струму, з вико-
ристанням спеціально розробленої вимірювальної комірки. Питомий опір розраховували з
врахуванням геометричних розмірів вимірювальної комірки. Досліджуваний порошок заси-
пали в комірку і на вимірювальному стенді проводили пресування порошку за допомогою
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
371
малогабаритного гідравлічного преса. Після досягнення фіксованого тиску в гідросистемі
преса знімали ВАХ.
Основні розмірні характеристики порошків визначали за допомогою комп’ютерно-
аналітичної діагностики на приладі DiaInspect.OSM [4].
Результати
При дії тиску до 30 МПа на алмазний порошок загальний опір утвореного брикету
зменшується за гіперболічним законом (рис.1), тобто при досягненні певного тиску значення
опору мало змінюється при подальшому збільшенні тиску. Очевидно, це пов’язано з тим, що
при цьому не відбувається подальшого ущільнення за рахунок взаємного переміщення час-
тинок порошку і величини контактів при збільшенні тиску у вказаному діапазоні мало змі-
нюються.
Рис. 1. Залежність питомого опору алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–B–
C, від тиску в вимірювальній комірці: 1 – 0,17 % (ат.) В; 2 – 0,99 % (ат.) В
Дослідження електрофізичних властивостей одержаного алмазного порошку при
більш високих тисках (до 0,5 ГПа) показало, що з ростом тиску відбувається збільшення його
питомого опору (рис. 2).
Рис. 2. Залежність питомого опору порошку, синтезованого в системі Mg–Zn–В-C (0,17 %
(ат.) В), від тиску пресування
Такий результат на перший погляд є несподіваним, оскільки при цьому пористість
сформованого брикету зменшується з 44 до 21%. Однак слід брати до уваги те, що під дією
тиску порошок руйнується. Відомо, що опір брикету, сформованого з алмазного порошку з
неалмазним вуглецем на його поверхні, після початку дроблення алмазних частинок збіль-
шується з ростом тиску [5].
Оцінку впливу зміни розмірів частинок порошку та пористості сформованого з нього
брикету на його питомий опір зробимо на основі наступної моделі. Будемо вважати, що бри-
кет складається з великої кількості однакових комірок. Кожна комірка являє собою велику
алмазну частинку кубічного габітусу розміром a, оточену дрібнішими частинками такого ж
габітусу розміром b (рис. 3).
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
372
Рис. 3. Модель комірки брикету з алмазного порошку,
до складу якого входять частинки двох розмірів
Очевидно, що питомий опір всього брикету визначається питомим опором такої комі-
рки. Комірка являє собою паралельно з’єднані провідники опором
b
(маленькі частинки), які
з двох боків приєднані до провідника опором
a
(велика частинка). Загальний опір такого
з’єднання
nkanba
R 212 , (1)
де n – кількість дрібних частинок на одній стороні, ρ – питомий опір частинки,
a
bk – сту-
пінь подрібнення порошку. Іншим способом вказаний опір можна подати як
kaS
lR
21
; (2)
де ρε – питомий опір порошку, l – висота брикету, S – площа його поперечного перерізу.
Прирівнявши праві частини рівнянь (1) і (2), одержимо:
k
nk
2121
. (3)
Пористість порошку визначається розмірами та кількістю частинок:
3
333
2
62
ba
nbaba
.
З останнього рівняння після нескладних перетворень маємо
2
3
411 kknk .
Підставивши значення nk в (3), одержимо залежність питомого опору порошку від пи-
томого опору частинок, пористості та ступеня подрібнення порошку
k
kk
21
3
411
21
2
. (4)
Дані, необхідні для розрахунку співвідношення ρε/ρ за формулою (4), були одержані
для порошку, синтезованого в системі Mg–Zn–C (див. табл.).
Залежність пористості та ступеня подрібнення порошку, синтезованого в системі Mg–
Zn–C, від тиску пресування
p, ГПа θ k
0,25 0,30 0,20
0,5 0,23 0,38
1,5 0,16 0,70
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
373
На рис. 4 показано розраховану зміну опору алмазного порошку від тиску пресування.
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
4,55
4,60
4,65
4,70
4,75
4,80
4,85
/
p, ГПа
Рис. 4. Залежність відносного опору алмазного порошку від тиску пресування
Як видно з рисунка, тенденцію збільшення електричного опору алмазного порошку з
ростом тиску пресування, визначену експериментально (див. рис. 2) можна пояснити на ос-
нові запропонованої моделі. Основною причиною такої залежності є подрібнення вихідного
алмазного порошку при ущільненні.
Питомий опір алмазного порошку, синтезованого в системі Mg–Zn–C без додаткового
введення бору в шихту, складав близько 106 Ом∙см. При введенні бору в реакційну суміш для
синтезу, опір одержаного алмазного порошку зменшується на 5 порядків: до значень близько
120 Ом∙см (0,17 % В), та близько 80 Ом∙см (0,99 % В). Виходячи з одержаних даних можна
стверджувати, що питомий опір синтезованих монокристалів менший від опору порошку,
який вони складають, в 4,5–4,8 рази.
Висновки
1. Пресування в стальній прес-формі алмазного порошку, синтезованого в системі
Mg–Zn–B–C, з ростом тиску до 0,5 ГПа викликає збільшення його питомого опору.
2. Запропоновано модель, яка описує залежність електричного опору порошку від пи-
томого опору частинок, пористості та ступеня подрібнення порошку. Тенденція зміни опору
з тиском, визначена на основі даної моделі, підтверджується експериментально.
3. Питомий опір монокристалів, синтезованих в системі Mg–Zn–B–C, менший від пи-
томого опору відповідного порошку, визначеного методом вимірювання вольт-амперних
характеристик стисненого порошку за допомогою спеціально розробленої комірки, яка є
прес-формою, в середньому в 4,5–4,8 рази.
Література
1. Физические свойства алмаза: Справочник / Под ред. Н. В.Новикова. - Киев: Наукова
думка, 1987. - 192 с.
2. Пат. 1377104 Англия, МКИ2 С 01В 31/06. Способ синтеза алмаза / В.Н. Бакуль,
А.А. Шульженко, А.Ф. Гетьман. – № 31008; Заявлено 08.08.72; Опубл. 29.09.75.
3. Шульженко А. А., Гаргин В. Г., Шишкин В. А., Бочечка А. А. Поликристаллические
материалы на основе алмаза. – Киев: Наук. думка, 1989. – 192 с.
4. Новиков Н. В., Богатырева Г. П., Петасюк Г. А. К вопросу повышения информативно-
сти морфологических характеристик порошков из сверхтвердых материалов, опреде-
ляемых на видео-компьютерных диагностических комплексах // Сверхтв. материалы.
– 2005. – № 3. – С. 73–85.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
374
5. Горбачев Г. Ф., Андреев О. Н., Беженарь Н. П., Бочечка А. А. Холодное уплотнение
порошков алмаза и кубического нитрида бора при высоких давлениях // Новые по-
рошковые материалы и технологии в машиностроении. – Киев: ИПМ АН УССР, 1988.
– C. 37–42.
Надійшла 17.07.09
|