Структурные превращения при формировании сверхтвердых материалов на основе исходных порошков вюртцитного нитрида бора

Abstract

Рассмотрены механизмы структурных превращений, которые осуществляются при спекании материалов, получаемых при высоких давлениях и температурах на основе вюртцитного нитрида бора. В зависимости от условий спекания в материале может быть сформировано несколько типов микроструктуры, отличающихся количественным содержанием полиморфных модификаций BN, размером и субструктурой зерен, структурным состоянием границ раздела. Сделано заключение, что сочетание высокой твердости (60–80 ГПа) и вязкости разрушения (14–22 МПа×м¹/²) материала на основе BNв (торговая марка гексанит-Р) реализуется в случае формирования микроструктуры с высокой долей зерен особого структурного состояния. Его особенности определяют наличие в материале внутризеренных межфазных границ, межфазных границ композиционного типа, а также высокий уровень напряжений, обусловленный этими границами.

Розглянуто механізми структурних перетворень, які відбуваються при спіканні матеріалів, що одержують при високих тисках і температурах на основі вюртцитного нітриду бору. В залежності від умов спікання в матеріалі може бути сформовано декілька типів мікроструктури, які різняться кількісним вмістом поліморфних модифікацій BN, розміром та субструктурою зерен, структурним станом границь поділу. Зроблено висновок, що поєднання високої твердості (60–80 ГПа) і в’язкості руйнування (14–22 МПа×м¹/²) матеріалу на основі BNв (торгова марка гексаніт-Р) реалізується у випадку формування мікроструктури з високою часткою зерен особливого структурного стану. Його особливості визначають наявність в матеріалі міжфазних границь, міжфазних границь композиційного типу, а також високий рівень напружень, обумовлений цими границями.

Mechanisms of structural transformations, which occur in sintering materials produced on the basis of wurtzitic boron nitride at high pressures and temperatures, have been considered. It has been shown that depending on sintering conditions, several types of microstructures, which differ in quantitative concentrations of BN polymorphous modifications, grain size and substructure, and structural state of interfaces, may be formed in the material. It has been concluded that a combination of high hardness (60–80 GPa) and fracture toughness (14–22 MPa×m¹/²) of the based on wBN material (the trade mark is hexanit-R) is realized in the formation of a microstructure with a high portion of grains having a particular structural state that is responsible for the presence of intragranular interfaces, interphase boundaries of the composite type, and for a high level of stresses caused by these boundaries.