Вплив складу шихти та параметрів синтезу на одержання високоміцних і термостійких шліфпорошків кубічного нітриду бору - Автореферат

Марки шліфпорошків BNСФ, які випускаються сьогодні промислово, або не відповідають в достатній мірі поставленим вимогам по міцності (ельбор, кубоніт), або мають відносно невисоку термостійкість (Borazon, ABN), що стримує розвиток робіт по створенню інструменту з шліфпорошків BNСФ, спроможного ефективно працювати в умовах великих швидкостей, здатного знімати більший шар матеріалу за один прохід. Наслідком нестабільності властивостей вихідних компонентів, а також технологічних особливостей приготування шихти для синтезу є неоднорідність її хімічного складу по реакційному обєму, що в сполученні з коливаннями р,Т-умов під час вирощування веде до одержання шліфпорошків, які складаються з неоднорідних за якістю кристалів BNСФ, друз, зростків. В звязку з викладеним вище актуальним є дослідження особливостей реальної структури BNГ, її взаємозвязку з процесом синтезу і властивостями монокристалів, які вирощуються, а також комплексне вивчення хімічного складу, структури вихідних компонентів, умов їх одержання, особливостей середовища кристалізації, що формується з їх участю, параметрів синтезу і властивостей шліфпорошків і монокристалів BNСФ. Метою роботи є розробка способу одержання високоміцних і термостійких шліфпорошків BNСФ на основі дослідження фазового перетворення BNГ ® BNСФ в різних ростових системах, яке включало вивчення синтезу BNСФ з використанням як ініціаторів перетворення лужних і лужноземельних металів, їх сплавів, нітридів і борнітридів, дослідження впливу модифікаторів на формування середовища кристалізації, синтез і властивості BNСФ, а також вивчення впливу реальної структури і активації порошків вихідного BNГ на фазові перетворення в ньому. Задачі досліджень включали аналіз накопичених експериментальних фактів з синтезу BNСФ в багатокомпонентному середовищі кристалізації з метою визначення чинників, що впливають на зародження, зростання, домішковий склад і кристалічну довершеність кристалів BNСФ, вияв основних структурних параметрів, які впливають на термостійкість монокристалів BNСФ; вибір апарату високого тиску (АВТ ) і схем спорядження чарунки високого тиску; вивчення теплового поля в реакційній зоні різними розрахунковими методами в поєднанні з експериментальною перевіркою результатів розрахунку; дослідження структури і властивостей вихідних матеріалів для синтезу BNСФ з використанням засобів рентгенографії, кількісної металографії, Оже-електроної спектроскопії; вивчення впливу хімічного складу середовища кристалізації на кінетику фазових перетворень в BN; дослідження умов, що забезпечують вирощування монокристалів BNСФ з довершеною кристалічною структурою, низьким рівнем домішок і включень; вивчення реальної структури синтезованих кристалів BNСФ, їх морфології і мікротопографії поверхні, фізичних, фізико-хімічних та інших властивостей.Перший розділ містить аналіз накопичених експериментальних даних з синтезу BNСФ і запропонованих на їх основі моделей процесів, які проходять у реакційній зоні під час фазового перетворення BNГ ® BNСФ. Показано, що всю різноманітність експериментальних даних з зародження та росту кристалів BNСФ можна коректно описати, вважаючи, що під час синтезу в умовах високих тисків та температур в результаті взаємодії між складовими частинами середовища кристалізації виникає проміжна сполука, яка відповідає формулі MEN·NBN (де Me - метал). Мета введення модифікаторів - зниження баротермічних параметрів синтезу, регулювання кількості центрів кристалізації, швидкості росту кристалів, створення певного складу середовища кристалізації біля кристалу, що росте. Встановленим фактом є вплив структури і домішкового складу вихідного BNГ, продуктів паралельних хімічних реакцій, які проходять в процесі вирощування, на ріст та якість синтезованих кристалів BNСФ; переважним є механізм утворення нової фази із на початку асоційованих у розплаві-розчиннику комплексів B-N; габітус кристалів, що вирощуються, повязаний з певним ступенем попередньої асоціації атомів в середовищі кристалізації. На підставі всієї сукупності проаналізованих експериментальних фактів зроблено висновок про те, що розробка способу вирощування високоміцних і термостійких шліфпорошків BNСФ повинна базуватися на комплексному дослідженні структури та властивостей вихідних матеріалів для синтезу BNСФ, вивченні фазового перетворення BNГ ® BNСФ у різних реакційних системах, включаючи оптимізацію температурних і баричних умов вирощування монокристалів BNСФ в АВТ, дослідження впливу модифікаторів на формування середовища кристалізації, синтез і властивості BNСФ, а також вивчення впливу реальної структури та активації порошків вихідного BNГ на фазові перетворення в нітриді бору; дослідженні реальної структури, морфології та формування поверхні монокристалів BNСФ, одержаних з різних ростових систем.На основі аналізу одержаних експериментальних даних показано, що завдання одержання високоякісних шліфпорошків BNСФ при використанні металів чи їх сплавів як ініціаторів перетворення є вкрай складним внаслідок різких коливань пересич

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ