Влияние дисперсности порошка карбида бора и режимов спекания под высоким давлением на микроструктуру и свойства полученной керамики
Another Title
Effect of the degree of dispersion of boron carbide powder and the modes of sintering under high pressure on the microstructure and the properties of the ceramics produced
Bibliographic entry
Влияние дисперсности порошка карбида бора и режимов спекания под высоким давлением на микроструктуру и свойства полученной керамики = Effect of the degree of dispersion of boron carbide powder and the modes of sintering under high pressure on the microstructure and the properties of the ceramics produced / В. С. Урбанович [и др.] // Физика и техника высоких давлений. – 2018. – Т. 28, № 4. – С. 5-15.
Abstract
Исследованы микроструктура, плотность и твердость керамических образцов, спеченных из порошков карбида бора различной дисперсности без использования активирующих добавок при давлении 4 GPa и температурах 1200-2000оC. Установлено, что наиболее высокая (2.50 g/cm3) плотность достигается у керамики из порошка с бимодальным распределением частиц по размерам. Он содержит более мелкую субмикронную фракцию размером 270-300 nm и более грубую со средним размером до 4.5 μm. Обнаружено, что с увеличением дисперсности порошка максимум на кривых зависимости твердости образцов от температуры спекания сдвигается в сторону более низких температур. Образцы с наиболее высокой твердостью 40 GPa получены из микронного порошка с размером частиц от 3.0 до 12.0 μm. Установлено, что при более высоких (7.7 GPa) давлениях спекания такого порошка плотность и твердость образцов карбида бора повышаются без существенного роста зерна за счет большей степени уплотнения исходного порошка, уменьшения пор в структуре материала и малого времени спекания. Изготовлен высокоплотный сверхтвердый керамический материал из карбида бора с мелкозернистой структурой (D ~ 0.5-1.3 μm), относительной плотностью 99.6%, твердостью по Виккерсу HV1 47 GPa, модулем Юнга E = 417-469 GPa и величиной коэффициента Пуассона μ = 0.17-0.18.
Abstract in another language
The paper reports the results of testing of the microstructure, the density and the hardness of the ceramic samples sintered of boron carbide powders characterized by different degree of dispersion without activating agents under the pressure of 4 GPa and the temperature of 1200-2000оC. It is found that the highest density (2.50 g/cm3) is achieved in the ceramics made of the powder with bimodal size distribution of the particles. It is composed by a fine submicron fraction of 270-300 nm in size and a rough one of 4.5 μm. It is stated that an increase in the powder dispersion results in a shift of the maximum of the sintering temperature dependences of the hardness towards lower temperatures. The samples characterized by the maximum hardness of 40 GPa are obtained by processing of a micron powder with the particle size ranging from 3.0 to 12.0 μm. It is found that under a higher pressure of sintering (7.7 GPa), the density and the hardness of the boron carbide samples increase without a substantial increment of the grain size due to enhanced degree of compaction of the original powder, reduction of pores within the structure and short time of sintering. A high-density super-hard boron carbide ceramics is produced that is characterized by a fine-grained structure (D ~ 0.5-1.3 μm), relative density of 99.6%, Vickers hardness HV1 of 47 GPa, Young modulus E = 417-469 GPa and Poisson ratio μ = 0.17-0.18.