Получение нанокристаллической керамики на основе порошков сверхтвердых фаз углерода и нитрида бора, синтезированных в ударных волнах

Abstract

В работе представлены результаты исследования по компактированию нанокристаллических порошков сверхтвердых фаз углерода и нитрида бора в условиях высоких статических давлений. Исходные порошки были синтезированы методом высокотемпературного ударного сжатия при давлении порядка 30 ГПа и температурах от 700 до 3200 °С. Компактирование порошков проводили в аппарате «двойной тороид» при давлении 13 ГПа и температурах от 1200 до 1700 °С. В процессе спекания получены поликристаллы с нанокристаллитной структурой. В спеках на основе вюрцитного BN достигнута твердость 56±5 ГПа. Наиболее высокие механические характеристики реализованы на алмазных поликристаллах, полученных из смеси взрывного алмаза и аморфной углеродной фазы, значение микротвердости на которых достигали 96 ГПа.

У роботі наведено результати дослідження з компактування нанокристалічних порошків надтвердих фаз вуглецю й нітриду бору за умов високого статичного тиску. Початков і зразки було синтезовано методом високотемпературного ударного стиснення при тиску 30 ГПа й температурах від 700 до 3200 °С. Компактування порошків здійснювали в апараті «подвійний тороїд» при тиску 13 ГПа та температурах від 1200 до 1700 °С. У процесі спікання отримано полікристали з нанокристалітною структурою. У спеках на основі вюрцитного BN досягнуто твердості 56±5 ГПа. Найвищі механічні характеристики реалізовано на алмазних полікристалах, одержаних із суміші вибухового алмазу й аморфної вуглецевої фази, значення мікротвердості на яких сягали 96 ГПа.

The results of research on the compaction of nanocrystalline powders of superhard phases of carbon and boron nitride under high static pressures are presented. The initial powders were synthesized by the method of high temperature shock compression at pressure 30 GPa and temperatures from 700 to 3200 °C. The compaction of powders was conducted in an apparatus «double toroid» at pressure 13 GPa and temperatures from 1200 to 1700 °C. The polycrystals with a nanocrystalline structure were obtained. In samples on the basis of wurzite BN hardness is attained 56±5 GPa. The most high mechanical descriptions are realized on diamond polycrystals, obtained from mixture of explosive diamond and amorphous carbon phase value of microhardness on which arrived 96 GPa.