КІНЕТИКА УЩІЛЬНЕННЯ КОМПОЗИТА TiB₂–20% (мас.) MoSi₂ ПРИ НЕІЗОТЕРМІЧНОМУ ІСКРОПЛАЗМОВОМУ СПІКАННІ 

Анотація

Експериментально досліджено часову залежність ущільнення порошкової суміші дибориду титану з 20% (мас.) дисиліциду молібдену при неізотермічному іскроплазмовому спіканні під зовнішнім тиском 50,93 МПа у вакуумі за умов контрольованого нагрівання з постійним темпом підвищення температури на 1,67 та 2,72 К за секунду. Встановлено, що спікання наступає при досягненні термодинамічної температури 1155 К , значення якої слід прийняти за критичну температуру переходу менш тугоплавкого дисиліциду молібдену з крихкого у пластичний стан. Кінетику ущільнення проаналізовано у рамках континуальної теорії об’ємної в’язкої течії пористого тіла з урахуванням впливу форми частинок порошку на реологічні властивості вказаного тіла. Загалом процес спікання характеризується зменшенням середньоквадратичного напруження в матеріальній матриці пористого тіла до граничного нульового значення при наближенні до безпористого стану та зростанням середньоквадратичної швидкості деформації по кривій з максимумом. Обчислювальне моделювання кінетики ущільнення порошкового композита з визначенням залежності енергії активації в’язкої течії його матеріальної матриці від температури та середньоквадратичного напруження дало можливість виявити початкову, низько- та середньотемпературну стадії іскроплазмового спікання. Встановлено, що на початковій стадії (до 1220 К) нелінійно і різко підвищується енергія активації, що може бути викликане активними іскровими спалахами з формуванням плазми в розпушеному випадковому пакуванні ансамблю частинок порошку, оскільки подібна стадія відсутня у процесах традиційного спікання під тиском. На наступній, низькотемпературній стадії енергія активації зростає в міру зниження середньоквадратичного напруження. В інтервалі температур від 1220 до 1389 К фіксована енергія активації в’язкої лінійної течії матері­альної матриці композита становить 223 кДж/моль, і в інтервалі середніх температур від 1414 до 1485 К вона дещо підвищується до 255 кДж/моль.