Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением

Изучено влияние среднего размера частиц исходного порошка на физико-механические свойства диборида титана, спеченного под высоким давлением. Исходные порошки TiB₂ со средним размером частиц 400 nm, 5 и 50 μm спекались в аппарате высокого давления типа наковальни с углублением под давлением 4 GPa в д...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Физика и техника высоких давлений
Date:	2011
Main Authors:	Урбанович, В.С., Копылов, А.В., Кукареко, В.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2011
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69484
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:	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением / В.С. Урбанович, А.В. Копылов, В.А. Кукареко // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 4. — С. 77-85. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69484
record_format	dspace
spelling	Урбанович, В.С. Копылов, А.В. Кукареко, В.А. 2014-10-14T18:42:35Z 2014-10-14T18:42:35Z 2011 Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением / В.С. Урбанович, А.В. Копылов, В.А. Кукареко // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 4. — С. 77-85. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.20.Ev https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69484 Изучено влияние среднего размера частиц исходного порошка на физико-механические свойства диборида титана, спеченного под высоким давлением. Исходные порошки TiB₂ со средним размером частиц 400 nm, 5 и 50 μm спекались в аппарате высокого давления типа наковальни с углублением под давлением 4 GPa в диапазоне температур 800–1900°C. Представлены результаты по измерению плотности, микротвердости и модуля упругости спеченных образцов и показана их взаимосвязь со средним размером частиц исходного порошка. Вивчено вплив середнього розміру частинок первинного порошку на фізико-механічні властивості дибориду титану, спеченого під високим тиском. Первинні порошки TiB₂ з середнім розміром частинок 400 nm, 5 і 50 μm спікалися в апараті високого тиску типу ковадла з заглибленням під тиском 4 GPa в діапазоні температур 800–1900°С. Представлено результати з вимірювання густини, мікротвердості та модуля пружності спечених зразків і показано їх взаємозв’язок з середнім розміром частинок первинного порошку. In the given work the effect of the average particle size of the initial powder on physical and mechanical properties of titanium diboride sintered under high pressure has been investigated. The initial TiB₂ powders with the average particle size of 400 nm, 5 and 50 μm were sintered in a high-pressure anvil-type apparatus under the pressure of 4 GPа in the temperature range of 800–1900°С. The results of measurement of density, microhardness and the modulus of elasticity of sintered samples are presented and their interrelation with the average size of particles of the initial powder is shown. Авторы выражают благодарность д.ф.-м.н., проф. В.Н. Чувильдееву и м.н.с. Ю.А. Лопатину (Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия) за помощь в проведении микроструктурных исследований, а также доктору П. Климчику (Институт передовых технологий, Краков, Польша) за помощь в измерении модуля упругости образцов. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением Фізико-механічні властивості порошку дибориду титану, спеченого під високим тиском Physical and mechanical properties of titanium diboride powder sintered under high pressure Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением
spellingShingle	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением Урбанович, В.С. Копылов, А.В. Кукареко, В.А.
title_short	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением
title_full	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением
title_fullStr	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением
title_full_unstemmed	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением
title_sort	физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением
author	Урбанович, В.С. Копылов, А.В. Кукареко, В.А.
author_facet	Урбанович, В.С. Копылов, А.В. Кукареко, В.А.
publishDate	2011
language	Russian
container_title	Физика и техника высоких давлений
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
format	Article
title_alt	Фізико-механічні властивості порошку дибориду титану, спеченого під високим тиском Physical and mechanical properties of titanium diboride powder sintered under high pressure
description	Изучено влияние среднего размера частиц исходного порошка на физико-механические свойства диборида титана, спеченного под высоким давлением. Исходные порошки TiB₂ со средним размером частиц 400 nm, 5 и 50 μm спекались в аппарате высокого давления типа наковальни с углублением под давлением 4 GPa в диапазоне температур 800–1900°C. Представлены результаты по измерению плотности, микротвердости и модуля упругости спеченных образцов и показана их взаимосвязь со средним размером частиц исходного порошка. Вивчено вплив середнього розміру частинок первинного порошку на фізико-механічні властивості дибориду титану, спеченого під високим тиском. Первинні порошки TiB₂ з середнім розміром частинок 400 nm, 5 і 50 μm спікалися в апараті високого тиску типу ковадла з заглибленням під тиском 4 GPa в діапазоні температур 800–1900°С. Представлено результати з вимірювання густини, мікротвердості та модуля пружності спечених зразків і показано їх взаємозв’язок з середнім розміром частинок первинного порошку. In the given work the effect of the average particle size of the initial powder on physical and mechanical properties of titanium diboride sintered under high pressure has been investigated. The initial TiB₂ powders with the average particle size of 400 nm, 5 and 50 μm were sintered in a high-pressure anvil-type apparatus under the pressure of 4 GPа in the temperature range of 800–1900°С. The results of measurement of density, microhardness and the modulus of elasticity of sintered samples are presented and their interrelation with the average size of particles of the initial powder is shown.
issn	0868-5924
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69484
citation_txt	Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением / В.С. Урбанович, А.В. Копылов, В.А. Кукареко // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 4. — С. 77-85. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT urbanovičvs fizikomehaničeskiesvoistvaporoškadiboridatitanaspečennogopodvysokimdavleniem AT kopylovav fizikomehaničeskiesvoistvaporoškadiboridatitanaspečennogopodvysokimdavleniem AT kukarekova fizikomehaničeskiesvoistvaporoškadiboridatitanaspečennogopodvysokimdavleniem AT urbanovičvs fízikomehaníčnívlastivostíporoškudiboridutitanuspečenogopídvisokimtiskom AT kopylovav fízikomehaníčnívlastivostíporoškudiboridutitanuspečenogopídvisokimtiskom AT kukarekova fízikomehaníčnívlastivostíporoškudiboridutitanuspečenogopídvisokimtiskom AT urbanovičvs physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumdiboridepowdersinteredunderhighpressure AT kopylovav physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumdiboridepowdersinteredunderhighpressure AT kukarekova physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumdiboridepowdersinteredunderhighpressure
first_indexed	2025-11-25T15:16:41Z
last_indexed	2025-11-25T15:16:41Z
_version_	1850518955165220864
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 © В.С. Урбанович, А.В. Копылов, В.А. Кукареко, 2011 PACS: 81.20.Ev В.С. Урбанович1, А.В. Копылов1, В.А. Кукареко2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОШКА ДИБОРИДА ТИТАНА, СПЕЧЕННОГО ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ 1ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» ул. П. Бровки, 19, г. Минск, 220072, Республика Беларусь 2ГНУ «Объединенный институт машиностроения» ул. Академическая, 12, г. Минск, 220072, Республика Беларусь Статья поступила в редакцию 24 июня 2011 года Изучено влияние среднего размера частиц исходного порошка на физико- механические свойства диборида титана, спеченного под высоким давлением. Ис- ходные порошки TiB2 со средним размером частиц 400 nm, 5 и 50 μm спекались в аппарате высокого давления типа наковальни с углублением под давлением 4 GPa в диапазоне температур 800–1900°C. Представлены результаты по измерению плотности, микротвердости и модуля упругости спеченных образцов и показана их взаимосвязь со средним размером частиц исходного порошка. Ключевые слова: диборид титана, спекание под высоким давлением, температура, кинетика спекания, физико-механические свойства 1. Введение Благодаря своим уникальным свойствам (высокие температура плавления, микротвердость и электропроводность, а также хорошая коррозионная стой- кость) керамика на основе диборида титана находит применение в качестве ре- жущего и износостойкого материала в элементах брони и в составе выпарных тиглей для установок вакуумной металлизации [1–5]. Наличие сильной кова- лентной связи обусловливает трудности получения высокоплотных материалов из диборида титана обычным спеканием. Поэтому часто для изготовления из- делий из этого материала применяют метод горячего прессования [6,7]. Однако высокая температура и длительность процесса спекания вызывают интенсив- ный рост зерен, что, в свою очередь, может приводить к снижению физико- механических свойств материала. Использование высоких давлений является одним из эффективных способов решения данной проблемы [8–10]. Методами рентгеноструктурного анализа ранее было показано, что сжи- маемость диборида титана при барической обработке в направлении гекса- Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 78 гональной оси примерно вдвое больше, чем в плоскости базиса [11], а после термобарической обработки наблюдается значительная анизотропия оста- точных микроискажений его кристаллической решетки [12]. Кинетика спекания порошка TiB2 под высоким давлением изучена авто- рами работы [13]. Установлено, что процесс уплотнения включает две ста- дии. Первая отличается высокой скоростью уплотнения и низкой энергией активации, что обусловлено фрагментацией и контактным проскальзывани- ем частиц порошка. На второй стадии процесс уплотнения протекает за счет пластического течения в сочетании с диффузией по вакансиям в металличе- ской подрешетке. Структурные превращения диборида титана в условиях высоких давле- ний и температур были изучены в работе [14]. Показано, что пластическая деформация TiB2 при давлении менее 7.7 GPa и температуре ниже 2200°C происходит за счет проскальзывания и интенсивного измельчения зерен. Ус- тановлена важная роль первичной и собирательной рекристаллизации в про- цессе формирования зеренной структуры керамики TiB2 в условиях высоких давлений и температур. В то же время в литературе отсутствуют сведения о взаимосвязи деформа- ции на стадии обжатия порошка и при последующем нагреве под давлением. Целью данной работы является исследование уплотнения порошков ди- борида титана различной зернистости при термобарической обработке, а также физико-механических свойств спеченных образцов. 2. Методика эксперимента В качестве исходных использовали порошки TiB2 со средним размером час- тиц 400 nm, 5 и 50 μm. Заготовки диаметром 11 mm и высотой 5 mm были полу- чены прессованием в стальной пресс-форме под давлением 1 GPa. Для термоба- рической обработки использовали модифицированное устройство высокого дав- ления типа наковальни с углублением [15]. Образцы подвергали сжатию под давлением 4 GPa и выдержке как без нагрева при комнатной температуре, так и с нагревом в диапазоне температур 800–1900°C. Параметры процесса термобари- ческой обработки контролировали с использованием компьютера [16]. Плотность спеченных образцов определяли методом гидростатического взвешивания в четыреххлористом углероде при комнатной температуре. Микротвердость по Виккерсу измеряли при нагрузке 1 N с выдержкой 10 s. Рентгеноструктурный анализ проводили на установке ДРОН-3. Микрострук- турные исследования выполнены при помощи оптического микроскопа LEICA DM IRM. 3. Результаты и их обсуждение На рис. 1 и в табл. 1 показана зависимость физико-механических свойств образцов диборида титана от температуры термобарической обработки и размера частиц исходного порошка. Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 79 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 D en si ty , g /c m 3 Sintering temperature, 103 ºC 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 22 24 26 28 30 32 34 36 38 Sintering temperature, 103 ºC M ic ro ha rd ne ss , G Pa а б Рис. 1. Зависимости плотности (а) и микротвердости (б) TiB2 от температуры тер- мобарической обработки и размера частиц исходного порошка: –●– – 400 nm, –▲– – 5 μm, –■– – 50 μm Таблица 1 Зависимость модуля упругости TiB2 от температуры термобарической обработки и размера частиц исходного порошка E, GPa T, °C ds ~ 5 μm ds ~ 50 μm 1000 227 241 1200 257 260 1400 493 376 1600 353 384 Как следует из рис. 1,а, наибольшая интенсивность уплотнения порошков характерна для низкотемпературной (до 1200–1400°С) области спекания. При этом наиболее активно уплотняется порошок с размером частиц 400 nm, что связано с их более высокой поверхностной энергией. Максимальная ве- личина плотности образцов достигает 94%. С увеличением зернистости по- рошка диборида титана плотность образцов в низкотемпературной области спекания возрастает, а температура перехода к более «медленной» высоко- температурной стадии уплотнения повышается с 1200 до 1400°C, и этот пе- реход становится менее выражен, что свидетельствует об изменении меха- низма уплотнения порошка. Более высокую плотность образцов из самого грубого порошка с размером частиц 50 μm в низкотемпературной области можно объяснить большей степенью уплотнения в процессе барической об- работки (перед включением нагрева) за счет дробления частиц порошка и их более плотной укладки. Однако в диапазоне температур 1200–1400°C на- блюдается существенная интенсификация процесса уплотнения порошка со средним размером частиц 5 μm. В итоге наиболее высокую плотность имеют образцы после спекания при температурах 1400–1800°C. При этом макси- мум их физико-механических свойств достигается в диапазоне температур Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 80 спекания 1300–1500°C, в то время как в случае использования более крупного (50 μm) порошка этот диа- пазон составляет 1700–1900°C (рис. 1,б, табл. 1). Анализ химического состава ука- занного порошка (рис. 2) показал, что он содержит 58.32 wt% титана и 41.68 wt% бора. Микроструктура образцов, полу- ченных в результате термобариче- ской обработки порошка TiB2 со средним размером частиц 5 μm, представлена на рис. 3. Из рисунка а б Рис. 3. Микроструктура образцов TiB2, полученных при температурах 1600°C (а) и 1800°C (б) видно, что, хотя увеличение температуры спекания от 1600 до 1800°C при- водит к укрупнению зерен TiB2 вследствие протекания рекристаллизацион- ных процессов, средний размер зерна при этом не превышает 10 μm. Результаты рентгеновской съемки исходного и обжатого под давлением 4 GPa порошка со средним размером частиц 5 μm представлены в табл. 2. Таблица 2 Физическое уширение дифракционных линий 101 и 202 фазы TiB2 Физическое уширение β, 10–3 radСостояние порошка 101 202 β202/β101 Исходное 0.48 1.86 3.88 После барической обработки (4 GPa) 2.62 7.31 2.79 Рис. 2. Микроструктура исходного порош- ка TiB2 со средним размером частиц 5 μm Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 81 Из представленных данных по физическому уширению дифракционных линий 101 и 202 фазы TiB2 следует, что в исходном состоянии частицы ди- борида титана содержат относительно малое количество дефектов кристал- лической решетки (дислокаций, вакансий и т.п.). На данный факт указывают сравнительно невысокие значения физического уширения дифракционных линий. При этом величина β пропорциональна tgθ (где θ – угол рассеяния рентгеновского излучения), а величина отношения β202/β101 составляет 3.8–3.9, что согласуется с данными [17] о наличии некоррелированного хаотического распределения линейных дефектов кристаллической решетки II класса по объему частиц TiB2 в исходном состоянии. После воздействия на порошок TiB2 давлением 4 GPa регистрируется су- щественное возрастание величин физического уширения дифракционных линий фазы TiB2. Для рефлекса 202 величина β202 достигает значения 7.31⋅10–3 rad, а отношение β202/β101 составляет 2.79. Высокие значения фи- зического уширения и величины отношения β202/β101 для порошка TiB2, подвергнутого барической обработке, подтверждают образование большого количества дислокаций и дислокационных скоплений в кристаллах и указы- вают на протекание в них развитой пластической деформации в процессе обработки высоким давлением. При этом уменьшение отношения β202/β101 может свидетельствовать в пользу увеличения дисперсности порошка дибо- рида титана после воздействия высокого давления за счет дробления частиц, как отмечалось ранее в работе [18]. Зависимости величины физического уширения дифракционных линий 101 и 202 TiB2 от температуры термобарической обработки приведены на рис. 4. Профиль линии (211) исходного порошка TiB2 и образцов на его ос- нове показан на рис. 5. 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 0 5 10 15 20 25 30 1 2 β, 1 0–3 ra d Sintering temperature, 103 ºC Рис. 4. Зависимость величины физического уширения дифракционных линий 101 (кривая 1) и 202 (кривая 2) TiB2 от температуры термобарической обработки Рис. 5. Профиль линии 211 исходного порошка TiB2 и образцов на его основе в за- висимости от температуры термобарической обработки,°С: 1 – исходный порошок, 2 – 20, 3 – 1400, 4 – 1500, 5 – 1700, 6 – 1800 Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 82 Как видно из табл. 2 и рис. 4, 5, термобарическая обработка при темпера- турах 1400–1600°C приводит к существенному возрастанию уровня значе- ний физического уширения дифракционных линий TiB2, что связано с ин- тенсивным протеканием процессов пластического течения в поликристаллах диборида титана, которые сопровождаются накоплением в них линейных дефектов и микродеформацией кристаллической решетки TiB2. При этом величина физического уширения пропорциональна tgθ, что свидетельствует о высокой концентрации дислокаций в поликристаллах. После обработки в этих температурных режимах также регистрируется интенсивное возраста- ние плотности и твердости материала (см. рис. 1) и снижение его пористости (рис. 2). С повышением температуры спекания до 1700–1800°C наблюдается более резкое уменьшение величин физического уширения дифракционных линий вследствие развития рекристаллизационных процессов и понижения внут- ренних напряжений в материале при высокотемпературной выдержке. Этим же обусловлено и некоторое снижение микротвердости образцов, спеченных при повышенных температурах (рис. 2). Следует отметить, что даже при вы- соких (1700–1800°С) температурах термобарической обработки величина физического уширения линий 101 и 202 TiB2 приблизительно в 2 раза выше, чем после барической обработки, что свидетельствует о высоком уровне внутренних напряжений в спеченном материале. В табл. 3 приведены некоторые свойства диборида титана, полученного нами в сравнении с результатами других работ [6,7,9]. Как следует из таблицы, свойства TiB2, спеченного нами под давлением 4 GPa, сопоставимы с дан- ными работ [6,7], где указанный материал был получен методом горячего прессования. Однако в нашем случае температура спекания на 400°C ниже, а время спекания намного (в 15 раз) меньше. Диборид титана, полученный при давлении 3 GPa [9], имеет более низкую микротвердость. Это можно объяснить очень высокой температурой спекания, приводящей к интенсив- ной рекристаллизации и существенному снижению физико-механических свойств материала. Таблица 3 Методы получения и свойства керамики на основе диборида титана Режимы спеканияИсход- ный порошок Метод спекания Давле- ние T, °С τ, min ρ, g/cm3 ρrel, % Размер зерна, μm HV0.1, GPa E, GPa Источ- ник ~ 400 nm 1600 5 4.32 95.6 – 30 – ~ 5 μm 1400 4.44 98.2 ~ 10 35 493 ~ 50 μm Под высо- ким давле- нием 4 GPa 2 4.43 98.0 – 37 – Дан- ная работа ~ 1.5 μm 45 MPa – ~ 99 ~ 12 – – [6] ~ 3 μm Горячее прессование 30 MPa 1800 60 4.48 99.1 ~ 20 35 512 [7] Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 83 4. Выводы Таким образом, установлено, что в процессе термобарической обработки при температурах до 1200–1400°C наиболее активно уплотняется порошок с размером частиц 400 nm, что связано с высокой поверхностной энергией его частиц. С увеличением зернистости порошка плотность образцов в низко- температурной области спекания возрастает, а температура перехода к более «медленной» высокотемпературной стадии уплотнения повышается с 1200 до 1400°C, и переход становится менее выраженным. Это свидетельствует о различных механизмах уплотнения исследуемых порошков. В случае ультрадисперсного (400 nm) порошка главную роль может иг- рать взаимное проскальзывание частиц под действием капиллярных сил и уплотнение за счет рекристаллизационного роста зерен. В то же время более крупный (50 μm) порошок может уплотняться в первую очередь за счет дробления его частиц под действием высокого давления. Наибольшую плот- ность после спекания при высоких (1400–1800°C) температурах имеют об- разцы на основе порошка со средним размером частиц 5 μm. При этом мак- симум их физико-механических свойств достигается в диапазоне температур спекания 1300–1500°C, в то время как в случае использовании более круп- ного (50 μm) порошка этот диапазон составляет 1700–1900°C. С использованием рентгеноструктурного анализа установлено, что уже в процессе барической обработки порошка TiB2 (5 μm) под давлением 4 GPa при комнатной температуре в материале образуется большое количество дислокаций и дислокационных скоплений, а также происходят измельчение и пластическая деформация частиц. После термобарической обработки уро- вень дефектности кристаллической решетки диборида титана повышается. С ростом температуры термобарической обработки до 1700–1800°C наблюда- ется незначительный (до 10 μm) рост зерна вследствие рекристаллизацион- ных процессов. Авторы выражают благодарность д.ф.-м.н., проф. В.Н. Чувильдееву и м.н.с. Ю.А. Лопатину (Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия) за помощь в проведении микроструктурных ис- следований, а также доктору П. Климчику (Институт передовых технологий, Краков, Польша) за помощь в измерении модуля упругости образцов. 1. Ronald G. Munro, J. Res. Nat. Inst. Stand. Technol. 105, 709 (2000). 2. R.A. Cutler, Engineering Materials Handbook, Ceramic and Glass, Vol. 4, ASM In- ternational, Materials Park, OH (1991). 3. A.D. McLeod, J.S. Haggerty, D.R. Sadoway, J. Am. Ceram. Soc. 67, 705 (1984). 4. B. Basu, G.B. Raju, A.K. Suri, International Materials Reviews 51, 352 (2006). 5. G.B. Raju, B. Basu, Key Engineering Materials 395, 89 (2009). Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 84 6. Weimin Wang, Zhengyi Fu, Hao Wang, Runzhang Yuan, J. Eur. Ceram. Soc. 22, 1045 (2002). 7. R. Konigshofe, S. Furnsinn, P. Steinkellner, W. Lengauer, R. Haas, K. Rabitsch, M. Scheerer, Int. J. of Ref. Met. and Hard Mat. 23, 350 (2005). 8. A.V. Kapylou, V.S. Urbanovich, V.A. Kukareko, Processing and Application of Ce- ramics 2, № 1, 9 (2008). 9. S.K. Bhaumik, C. Divakar, A.K. Singh, G.S. Upadhyaya, Mater. Sci. Eng. A279, 275 (2000). 10. I. Sulima, P. Figiel, M. Susniak, M. Swiatek, Archives of Materials Science and Eng. 28, 687 (2007). 11. А.М. Мазуренко, В.С. Урбанович, В.Д. Янович, в сб: Физика и техника высоких давлений, вып. 21, 3 (1986). 12. И.И. Тимофеева, в кн.: Влияние высоких давлений на вещество, Т.1. Влияние высоких давлений на структуру и свойства веществ, А.В. Курдюмов, В.Ф. Дег- тярева, Е.Г. Понятовский и др. (ред.), Наукова думка, Киев (1987). 13. А.М. Мазуренко, В.С. Урбанович, А.И. Олехнович, Сверхтвердые материалы № 6, 27 (1989). 14. Г.С. Олейник, Ю.И. Лежненко, В.Ф. Бритун, Н.П. Семененко, Сверхтвердые материалы № 2, 26 (1992). 15. А.М. Мазуренко, В.С. Урбанович, В.М. Кучинский, Весцi АНБ, Сер. фiз.-тэхн. навук 1, 42 (1994). 16. V.S. Urbanovich, G.G. Shkatulo, Powder Metallurgy and Metal Ceramics 42, № 1–2, 19 (2003). 17. Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. Металлургия, Москва (1982). 18. А.М. Мазуренко, В.С. Урбанович, Т.И. Леонович, Порошковая металлургия № 7, 37 (1987). В.С. Урбанович, А.В. Копилов, В.А. Кукареко ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОРОШКУ ДИБОРИДУ ТИТАНУ, СПЕЧЕНОГО ПІД ВИСОКИМ ТИСКОМ Вивчено вплив середнього розміру частинок первинного порошку на фізико- механічні властивості дибориду титану, спеченого під високим тиском. Первинні порошки TiB2 з середнім розміром частинок 400 nm, 5 і 50 μm спікалися в апараті високого тиску типу ковадла з заглибленням під тиском 4 GPa в діапазоні темпера- тур 800–1900°С. Представлено результати з вимірювання густини, мікротвердості та модуля пружності спечених зразків і показано їх взаємозв’язок з середнім розміром частинок первинного порошку. Ключові слова: диборид титану, спікання під високим тиском, температура, кінетика спікання, фізико-механічні властивості Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 85 V.S. Urbanovich, A.V. Kopylov, V.A. Kukareko PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF TITANIUM DIBORIDE POWDER SINTERED UNDER HIGH PRESSURE In the given work the effect of the average particle size of the initial powder on physical and mechanical properties of titanium diboride sintered under high pressure has been in- vestigated. The initial TiB2 powders with the average particle size of 400 nm, 5 and 50 μm were sintered in a high-pressure anvil-type apparatus under the pressure of 4 GPа in the temperature range of 800–1900°С. The results of measurement of density, microhardness and the modulus of elasticity of sintered samples are presented and their interrelation with the average size of particles of the initial powder is shown. Keyword: titanium diboride, sintering under high pressure, temperature, physical and mechanical properties, sintering kinetics Fig. 1. The TiB2 density (a) and microhardness (б) vs the temperature of thermobaric treatment and the particle size of the initial powder: –●– – 400 nm, –▲– – 5 μm, –■– – 50 μm Fig. 2. Microstructure of the TiB2 initial powder with the average particle size of 5 μm Fig. 3. Microstructure of the TiB2 samples obtained at 1600°C (а) and 1800°C (б) Fig. 4. Physical broadening of diffraction lines 101 (curve 1) and 202 (curve 2) of TiB2 vs the temperature of thermobaric treatment Fig. 5. The profile of 211 line of the TiB2 initial powders and the samples formed on its base depending on the temperature of thermobaric treatment,°С: 1 – the initial one, 2 – 20, 3 – 1400, 4 – 1500, 5 – 1700, 6 – 1800

Физико-механические свойства порошка диборида титана, спеченного под высоким давлением

Institution

Similar Items