РЕАКЦІЙНИЙ СИНТЕЗ ГЕТЕРОФАЗНИХ КЕРАМІК В₄С–CrВ₂, В₄С–ТіВ₂ ТА В₄С–ТіCrВ₂  МЕТОДОМ ІСКРОПЛАЗМОВОГО СПІКАННЯ

Анотація

Досліджено реакційний синтез гетерофазних тугоплавких ультратвердих композитів на основі B₄C методом іскроплазмового спікання. З метою одержання гетерофазної кераміки складу В₄С–ТіВ₂–CrВ₂ попередньо досліджено утворення композитів карбіду бору з диборидом хрому та карбіду бору з диборидом титану за хімічною реакцією між карбідом бору та оксидом хрому і карбідом бору та карбідом титану. Виконано порівняльний аналіз реакційного спікання шихт В₄С + Cr₂О₃ + С та В₄С + TiC на основі порошків карбіду бору виробництва Запорізького абразивного комбінату В₄С (ЗАК) та Донецького заводу хімічних реактивів В₄С (ДЗХР) (Україна). Порошки карбіду бору відрізняються співвідношенням фаз B₁₃C₂ і B₄C та дисперсністю. Показано позитивний вплив реакційно синтезованих боридних фаз TiB₂, CrB₂, CrTiB₂ на консолідацію в умовах іскроплазмового спікання та на властивості отриманих композитів на основі карбіду бору. Кераміки В₄С–CrВ₂ та В₄С–ТіВ₂ під час тестування на твердість за Віккерсом при навантаженні 98 Н показали значення HV = 23–29 і 26–28 ГПа відповідно. Кераміки демонструють крихке руйнування за моделлю Half-penny та тріщиностійкість 3 МПа × м^1/2 для В₄С–CrВ₂ і 4,4 МПа × м^1/2 — для В₄С–ТіВ₂. Реакційним іскроплазмовим спіканням суміші карбіду бору В₄С (ЗАК) + 6,6% (мас.) TiC + 11% (мас.) Cr₂O₃ отримано кераміку складу 90% (об.) В₄С–5,5% (об.) TiCrB₂–4,5% (об.) C із твердістю ~33 ГПа та тріщиностійкістю ~4 МПа × м^1/2. Високі механічні властивості кераміки з TiCrB₂ пов’язані з напружено-деформованим станом, де фактично матрична фаза карбіду бору знаходиться під дією стискаючих напружень. Отримані характеристики твердості та тріщиностійкості дозволяють віднести керамічний композит В₄С–TiCrB₂ до класу ультратвердих керамік.