Особенности формирования объемных пористых систем при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе. Бориды

На разработанной экспериментальной установке исследовано влияние ультразвуковых колебаний (УЗК) на скорость и температуру горения, фазовый состав и микроструктуру соединений при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (СВС) в системе Ti–B.

Показано, что влияние мощного ультразвука на СВС в данной системе связано как с тепловым фактором – повышением интенсивности теплоотвода от поверхности образца из-за вынужденной конвекции, так и с физическим (нетепловым) – воздействием УЗК на растекание расплава и кристаллизацию различных фаз в волне СВС. Показано, что для многофазной системы титан-бор увеличение содержания бора в исходной шихте приводит к измельчению зерен в структуре синтезированного материала, а наложение ультразвуковых колебаний на процесс СВС приводит к изменению морфологии зерен: их форма становится более равноосной. В составе Ti+1,5B на внутренней поверхности пор наблюдается увеличение содержания зерен кубической формы, а в составе Ti+2,0B синтезированные зерна TiB2 приобретают более четкую огранку.

В результате наложения ультразвука на процесс синтеза для всех составов прослеживается измельчение зерен продукта наряду c образованием большого числа боридов и перераспределением их в объеме. Применение ультразвука приводит к изменению количественного фазового состава продуктов синтеза и соотношения между орторомбической и кубической модификациями фазы TiB. Проведенные исследования показали, что наличие пор в исходной шихте играет значительную роль в процессах структурообразования конечного продукта, и поэтому получить равновесный материал методом СВС невозможно. Установлено, что существует оптимальная амплитуда УЗК, при которой можно получить однородную мелкозернистую структуру материала, что позволяет управлять структурообразованием при СВС.

1. К вопросу о равновесности продуктов СВС / А. Г. Мержанов [и др.] // Докл. Акад. наук. – 2004. – Т. 394, № 4. – С. 498–502.

2. Николис, Г. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации / Г. Николис, И. Пригожин. – М.: Мир, 1979. – 512 с.

3. Клубович, В. В. Особенности формирования объемных пористых систем при СВС-процессе. Силициды / В. В. Клубович, М. М. Кулак, И. Н. Румянцева // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2010. – № 4. – С. 5–10.

4. Клубович, В. В. Особенности формирования объемных пористых систем при СВС-процессе. Карбиды / В. В. Клубович, М. М. Кулак, И. Н. Румянцева // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2011. – № 1. – С. 5–10.

5. Клубович, В. В. Ультразвук в процессах СВС / В. В. Клубович, М. М. Кулак, Б. Б. Хина. – Минск: БНТУ, 2006. –279 с.

6. Image S.P. SYSPROG Software Development Company [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sys-prog.com – Дата доступа: 16.08.2018.

7. Математическая теория горения и взрыва / Я. Б. Зельдович [и др.]. – М.: Наука, 1980. – 478 с.

8. The Al–B–Nb–Ti system: I. Re-assessment of the constituent binary systems B–Nb and B–Ti on the basis of new experimental data / V. T. Witusiewicz [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2008. – Vol. 448, iss. 1–2. – P. 185–194. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.10.034