Формування структури при реакційному спіканні субмікронних і нанорозмірних порошків кубічного нітриду бору з алюмінієм на стадії просочення під високим тиском

Abstract

Досліджено характеристики пористості, фазовий склад і структуру зразків, отриманих із субмікронного і нанометричного порошків cBN після просочення їх алюмінієм під тиском 2,5 ГПа при температурі 1300 К. Показано, що особливістю консолідації нанопорошків при таких р,Т-параметрах є утворення локальних об’ємів різної щільності, що обумовлює складність просочення та веде до зростання закритої пористості, градієнтів напруг по об’єму і, як наслідок, до розвитку деформаційного фазового перетворення сBN–› hBN, а також тріщиноутворення в зразках при зниженні температури і тиску. Показано, що для отримання гомогенної структури просочення перспективними можуть бути вихідні порошки сBN з невеликим вмістом фракцій нанодіапазону, коли наночастинки не утворюють агрегати різної щільності, а розподіляються по поверхні більш крупних.

Porosity, phase composition, and structure of samples produced from submicron and nano-metric cBN powders high-pressure infiltrated with aluminum (at a pressure of 2.5 GPa and a temperature of 1300 K) have been studied. It has been found that a special feature of the nanopowder consolidation under these p, T parameters is the formation of local volumes of different densities, which is responsible for the complexity of the infiltration, causes an increase of the closed porosity and gradients of stresses by volume, and thus, the cBN → hBN deformation phase transformation and the crack initiation as the temperature and pressure decrease. It has been shown that to obtain a homogeneous infiltration structure, the initial cBN powders with a small concentration of nanosized fractions, when nanoparticles do not form aggregates of different densities but are distributed on the surfaces of larger particles, can be promising.