Розмір шрифту:
СПРЯМОВАНО ЗАКРИСТАЛІЗОВАНИЙ ТРИФАЗНИЙ ЕВТЕКТИЧНИЙ КОМПОЗИТ СИСТЕМИ B4C-TaB2-SiC
Остання редакція: 2021-05-25
Тези доповіді
Завдяки високому ковалентному зв’язку, карбід бору використовується в багатьох областях, а саме де потрібна висока міцність, твердість та тріщиностійкість при температурах використання до 2000 оС [1].
За допомогою кількісного металографічного аналізу евтектичних ділянок вдалося ідентифікувати орієнтовний склад потрійної евтектики: B4C – (8-10)TaB2 – (38-42) SiC (мол. %) [2, 3]. Таким чином, метою даної роботи стало отримання спрямовано закристалізованого сплаву системи B4C-TaB2-SiC з рівномірною дрібнозернистою евтектичною структурою вздовж всього зразка.
В якості досліджуваного матеріалу був обраний композит B4C-8TaB2-40SiC (мол. %). Спрямовано кристалізований композит був отриманий методом безтигельної зонної плавки неспечених порошкових пресовок. В ролі пластифікатора виступав полівініловий спирт у вигляді 2,5%-го водного розчину. В якості вихідних матеріалів використовувались дрібнодисперсні порошки B4C, TaB2 та SiC. Пресування стрижнів здійснювалося гідравлічним пресом в розбірній прес-формі при навантаженні 100 МПа.
Дослідження мікроструктури проводилось на растровому електронному мікроскопі «SELMI РЕМ 106И». Дослідження фазового складу проводились на установці «Rigaku Ultima IV». Елементний аналіз проводився методом дисперсної рентгенівської спектроскопії за довжиною хвилі (WDS) на рентгеноспектральному мікроаналізаторі JXA-8530F (Jeol, Japan).
Рентгенофазовий аналіз показав наявність наступних фаз: карбіду кремнію (SiC), карбіду бору (B4C) та дибориду танталу (TaB2), жодних інших фаз не виявлено. Анізотропія структури композиту, отриманого методом спрямованої кристалізації, пояснює відмінність отриманих дифрактограмм. Наявність чітко виражених піків TaB2 говорить про текстурованість матеріалу. Для поздовжнього перерізу спостерігається текстурування TaB2 у напрямку площин (001) та (101), тоді як у поперечному перерізі у напрямку площин (100), що нормально для композитів системи B4C-MeB2-SiC [1, 4].
Для підтвердження результатів рентгенофазового дослідження, було проведено елементний аналіз (WDS). Задля виявлення фаз, що складають мікроструктуру композиту, застосовано зворотно розсіяне електронне зображення (СР) з розподілом елементів. Так як рентгенографічним чином не виявлено жодної міжфазної взаємодії, індефікуємо фазу B4C, TaB2 та SiC як чорну, білу та сіру відповідно.
Структура композиту B4C-8TaB2-40SiC характеризується рівномірним розподілом трифазної евтектики B4C-TaB2-SiC по всьому об’єму зразка, як в поперечному так і в повздовжньому напрямку. Трифазна евтектика представлена як ламелярною, так і пластинчастою структурою. Матрицею виступає карбід бору (B4C – чорна фаза) з рівномірно розподіленими вкрапленнями карбіду кремнію (SiC – сірого кольору), в яких розміщена фаза дибориду танталу (TaB2 – білого кольору). Розмір евтектичного домену в трифазній евтектиці становить близько 9 мкм. Розмір фази TaB2 знаходиться в межах 1-2 мкм, SiC – 2-3 мкм та B4C – 3-6 мкм. В напрямку кристалізації спостерігається направленість структури, що пояснюється методом отримання композиту.
Отримано трифазний композит системи B4C–TaB2–SiС з рівномірно розподіленою трифазною евтектичною структурою по всьому об’єму зразка. Матрицею являється карбід бору, а в ролі армувальних фаз використано SiС та TaB2. Розмір евтектичного домену становить близько 9 мкм.
Література:
1. R. Tu, N. Li, Q. Li, S. Zhang, L. Zhang, T. Goto. Microstructure and mechanical properties of B4C–HfB2–SiC ternary eutectic composites prepared by arc melting, J. Eur. Ceram. Soc., 2016, vol. 36, no. 4, pp. 959-966. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.11.044
2. M. I. Upatov, E. R. Abdullaieva, V. V. Bolbut, Yu. I. Bogomol. Structure and Properties of Directionally Solidified Alloy of B4C–TaB2–SiC System, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 2020, vol. 42, no. 12, pp. 1701-1713. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.42.12.1701
3. M. Upatov, Y.M. Koval, I. Bogomol. Microstructure of B4C-TaB2-SiC ternary eutectic composites, HighMathTech 2019, Kyiv, Ukraine, 28-30 octobre 2019: Book of Abstracts – Kyiv, 2019, pp. 75.
4. M. Upatov, J. Vleugel, Y. Koval, V. Bolbut, I.Bogomol, Microstructure and mechanical properties of B4C-NbB2-SiC ternary eutectic composites by a crucible-free zone melting method, J. Eur. Ceram. Soc., 2021, vol. 41, no. 2, pp. 1189-1196. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.09.049
За допомогою кількісного металографічного аналізу евтектичних ділянок вдалося ідентифікувати орієнтовний склад потрійної евтектики: B4C – (8-10)TaB2 – (38-42) SiC (мол. %) [2, 3]. Таким чином, метою даної роботи стало отримання спрямовано закристалізованого сплаву системи B4C-TaB2-SiC з рівномірною дрібнозернистою евтектичною структурою вздовж всього зразка.
В якості досліджуваного матеріалу був обраний композит B4C-8TaB2-40SiC (мол. %). Спрямовано кристалізований композит був отриманий методом безтигельної зонної плавки неспечених порошкових пресовок. В ролі пластифікатора виступав полівініловий спирт у вигляді 2,5%-го водного розчину. В якості вихідних матеріалів використовувались дрібнодисперсні порошки B4C, TaB2 та SiC. Пресування стрижнів здійснювалося гідравлічним пресом в розбірній прес-формі при навантаженні 100 МПа.
Дослідження мікроструктури проводилось на растровому електронному мікроскопі «SELMI РЕМ 106И». Дослідження фазового складу проводились на установці «Rigaku Ultima IV». Елементний аналіз проводився методом дисперсної рентгенівської спектроскопії за довжиною хвилі (WDS) на рентгеноспектральному мікроаналізаторі JXA-8530F (Jeol, Japan).
Рентгенофазовий аналіз показав наявність наступних фаз: карбіду кремнію (SiC), карбіду бору (B4C) та дибориду танталу (TaB2), жодних інших фаз не виявлено. Анізотропія структури композиту, отриманого методом спрямованої кристалізації, пояснює відмінність отриманих дифрактограмм. Наявність чітко виражених піків TaB2 говорить про текстурованість матеріалу. Для поздовжнього перерізу спостерігається текстурування TaB2 у напрямку площин (001) та (101), тоді як у поперечному перерізі у напрямку площин (100), що нормально для композитів системи B4C-MeB2-SiC [1, 4].
Для підтвердження результатів рентгенофазового дослідження, було проведено елементний аналіз (WDS). Задля виявлення фаз, що складають мікроструктуру композиту, застосовано зворотно розсіяне електронне зображення (СР) з розподілом елементів. Так як рентгенографічним чином не виявлено жодної міжфазної взаємодії, індефікуємо фазу B4C, TaB2 та SiC як чорну, білу та сіру відповідно.
Структура композиту B4C-8TaB2-40SiC характеризується рівномірним розподілом трифазної евтектики B4C-TaB2-SiC по всьому об’єму зразка, як в поперечному так і в повздовжньому напрямку. Трифазна евтектика представлена як ламелярною, так і пластинчастою структурою. Матрицею виступає карбід бору (B4C – чорна фаза) з рівномірно розподіленими вкрапленнями карбіду кремнію (SiC – сірого кольору), в яких розміщена фаза дибориду танталу (TaB2 – білого кольору). Розмір евтектичного домену в трифазній евтектиці становить близько 9 мкм. Розмір фази TaB2 знаходиться в межах 1-2 мкм, SiC – 2-3 мкм та B4C – 3-6 мкм. В напрямку кристалізації спостерігається направленість структури, що пояснюється методом отримання композиту.
Отримано трифазний композит системи B4C–TaB2–SiС з рівномірно розподіленою трифазною евтектичною структурою по всьому об’єму зразка. Матрицею являється карбід бору, а в ролі армувальних фаз використано SiС та TaB2. Розмір евтектичного домену становить близько 9 мкм.
Література:
1. R. Tu, N. Li, Q. Li, S. Zhang, L. Zhang, T. Goto. Microstructure and mechanical properties of B4C–HfB2–SiC ternary eutectic composites prepared by arc melting, J. Eur. Ceram. Soc., 2016, vol. 36, no. 4, pp. 959-966. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.11.044
2. M. I. Upatov, E. R. Abdullaieva, V. V. Bolbut, Yu. I. Bogomol. Structure and Properties of Directionally Solidified Alloy of B4C–TaB2–SiC System, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 2020, vol. 42, no. 12, pp. 1701-1713. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.42.12.1701
3. M. Upatov, Y.M. Koval, I. Bogomol. Microstructure of B4C-TaB2-SiC ternary eutectic composites, HighMathTech 2019, Kyiv, Ukraine, 28-30 octobre 2019: Book of Abstracts – Kyiv, 2019, pp. 75.
4. M. Upatov, J. Vleugel, Y. Koval, V. Bolbut, I.Bogomol, Microstructure and mechanical properties of B4C-NbB2-SiC ternary eutectic composites by a crucible-free zone melting method, J. Eur. Ceram. Soc., 2021, vol. 41, no. 2, pp. 1189-1196. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.09.049
Full Text:
PDF