Вплив фазо - та структуроутворення в умовах іскроплазмового спікання на формування властивостей оксидних керамік В6О, Ce0,8Sm0,2O1,9 (стр. 5 )

В роботах [30, 48, 58, 59] В6О був отриманий методом гарячого пресування з твердістю 38-42 ГПа (таблиця 1.2). Автори відзначають, що така висока твердість могла бути зумовлена присутністю Mg в початкових матеріалах і виступив в ролі активатора спікання.

У роботі [60] досліджено опір до окиснення монофазного В6О та з додаванням 2 мас.% Y2O3 та 2–2,3 мас.% Al2O3 (рис. 1.4). Показано, що під час

Рис. 1.4 – (а) – монофазний В6О; (б) – В6О + 2 мас.%Y2O3;

(в) – В6О + 2 мас.% Al2O3–2,3 мас.% Y2O3 [60].

окиснення при 1000 C у вологій атмосфері 14 г/м3 до 50 годин на поверхні утворюються склоподібні шари, які виступають в якості дифузійного бар'єру. Відзначено, що склоподібноа плівка і дрібні кристали (<50 мкм) – ймовірно боргідриди, виростають на поверхні монофазного B6O. У композиті B6O-Al2O3-Y2O3 спостерігалось менше склоподібної плівки, однак було виявлено на поверхні кристали у вигляді троянд (див. рис. 1.4 в).Додаючи активатори спікання вдалося отримати майже безпористий матеріал. За рахунок утворення фаз Al4B2O9 та Al18B4O33 спікання відбувалося в присутності рідкої фази [40, 61]. На рис. 1.5 показано мікроструктуру В6О з додаванням 2,2 мас.% Al [40]. Автори стверджують, що білі цятки це фаза алюміній-бор, а темний фон – В6О. До тогож фаза алюміній-бор рівномірно розподілена.

Рис. 1.5 – Мікроструктура композиту В6О-2,2 мас.% Al, ущільненого методом гарячим пресуванням [40]

У роботі [61] показано, що за рахунок додавання алюмінію процес ущільнення значно інтенсифікується. До того ж, присутній на поверхні порошку В2О3 та алюміній забезпечують утворення проміжних легкоплавких фаз. З додаванням алюмінію вдалося підвищити тріщиностійкість до 3 MПa·м1/2, при незначній втраті твердості.

Автори роботи [62] для інтенсифікації ущільнення В6О додавали Ni та Со (див. табл. 1.2). У результаті утворення фаз NiB та СоВ, які мають температури плавлення 1460 ˚С та 1890 ˚С відповідно, дозволило прискорити ущільнення. До того ж, на відміну від додавання алюмінію, підвищення тріщиностійкості супроводжується меншими втратами твердості кераміки.

Таблиця 1.2 – Властивості керамік на основі В6О, ущільнених методом ГП. Тиск 50 МПа, витримка 20 хв

Склад	Т-ра, ˚С	Густина, г/см3	Hv49 Н, ГПа	KIC, (MПa м1/2)	Фазовий склад після спікання	Джерело
В6О	1700	1,84	-	-	В6О	[40]
В6О	1800	2,12	-	-	В6О	[40]
В6О	1900	2,50	30,1 (1кг)	крихкий	В6О	[40]
В6О	1900	2,51	35,0 (500 г)	крихкий	В6О	[61]
В6О	1900	2,46	30,2 (1кг)	крихкий	В6О	[61]
В6О*		-	38-42 (100 г)	-	В6О	[30, 48, 58, 59]
В6О+2,2 мас.% Al	1900	2,52	29,3	3,11	B6O, Al4B2O9 Al18B4O33	[40, 61]
В6О+3,7 мас.% Al	1900	2,45	28,2	3,23	B6O, Al4B2O9 Al18B4O33	[40, 61]
В6О+5,6 мас.% Al	1900	2,51	27,8	3,37	B6O, Al4B2O9 Al18B4O33	[40, 61]
В6О+5 мас.%С	1900	2,46	24,7	5,25	B6O, Al18B4O33	[61]
В6О+10 мас.%С	1900	2,41	21,5	5,48	B6O, Al4B2O9 Al18B4O33, B4C	[61]
B6O+1,33 мас.%Co	1900	2,53	33,9	3,2	B6O, CoB	[62]
B6O+3,41 мас.%Co	1900	2,56	28,6	3,9	B6O, CoB	[62]
B6O+3,7 мас.%Ni	1900	2,53	30,7	3,4	B6O, NiB	[62]
B6O+3,41 мас.%Ni	1900	2,56	27,6	3,8	B6O, NiB	[62]

* Тиск спікання – 14–40 MПa; час спікання від 5 хв до 3 годин. Твердість вимірювали по Кнуппу