Получение керамики из карбида бора с добавками на основе хрома (Cr3C2, CrB2)
| Parent link: | Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия.— .— Москва: МИСиС.— 1997-308X Т. 19, № 3.— 2025.— С. 5-14 |
|---|---|
| Other Authors: | , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Представлены результаты исследования процесса искрового плазменного спекания порошков системы «бор-углерод-хром», а именно карбидов бора и хрома, а также диборида хрома. Синтез порошков (B4C, CrB2 и Cr3C2) для спекания осуществлялся с использованием оригинального безвакуумного электродугового реактора постоянного тока при длительности обработки исходной смеси порошков воздействием дугового разряда 60 с и силе тока, установленной на источнике постоянного тока, 200 А. Спекание объемных образцов на основе карбида бора (B4C) и диборида хрома (CrB2) проводилось при одинаковых параметрах - температуре t = 1800 °С и давлении Р = 60 МПа, а спекание керамического образца на основе карбида хрома (Cr3C2) - при t = 1300 °С и Р = 30 МПа. Также в процессе спекания объемных образцов на основе карбида бора в ряде случаев применялись спекающие добавки - 25 мас.% Cr3C2 и 20 мас.% CrB2. Посредством рентгеновской дифрактометрии был изучен фазовый состав спеченных образцов. Микроструктуру и элементный состав полученных образцов определяли с помощью растровой электронной микроскопии. Твердость спеченной керамики оценивали с использованием твердомера с наконечником Виккерса при малой нагрузке в 1 кг - установлено, что твердость образца B4C составляет 22,7 ± 1,8 ГПа, CrB2 - 12,6 ± 0,3 ГПа, Cr3С2 - 11,4 ± 0,1 ГПа. Введение спекающей добавки в виде 25 мас.% Cr3С2 при получении керамики на основе B4C привело к снижению твердости до 17,7 ± 5,6 ГПа, однако наблюдалось повышение трещиностойкости полученного образца с 2,5 ± 0,2 до 3,3 ± 0,3 МПа·м1/2. Добавка 20 мас.% CrB2 при спекании B4C позволила увеличить твердость объемного образца с 22,7 ± 1,8 до 26,8 ± 1,3 ГПа This study presents the results of spark plasma sintering of powders within the boron-carbon-chromium system, focusing on boron carbide (B4C), chromium carbide (Cr3C2), and chromium diboride (CrB2). The powders were synthesized using the original vacuum-free direct current arc reactor, where the starting powder mixture was exposed to an arc discharge for 60 s under a direct current of 200 A. Bulk samples based on B4C and CrB2 were sintered under identical conditions, with a temperature of 1800 °C and a pressure of 60 MPa, while the sintering of Cr3C2-based ceramics was conducted at 1300 °C and 30 MPa. In some cases, sintering additives - 25 wt.% Cr3C2 and 20 wt.% CrB2 - were introduced during the sintering of B4C-based bulk samples. The phase composition of the sintered samples was analyzed using X-ray diffraction (XRD), while the microstructure and elemental composition were examined via scanning electron microscopy (SEM). The hardness of the sintered ceramics was measured using a Vickers indenter under a load of 1 kg, revealing hardness values of 22.7 ± 1.8 GPa for B4C, 12.6 ± 0.3 GPa for CrB2, and 11.4 ± 0.1 GPa for Cr3C2. The introduction of 25 wt.% Cr3C2 as a sintering additive in B4C-based ceramics reduced the hardness to 17.7 ± 5.6 GPa; however, it significantly improved the fracture toughness, increasing it from 2.5 ± 0.2 to 3.3 ± 0.3 MPa·m1/2. Conversely, the addition of 20 wt.% CrB2 during B4C sintering led to an increase in the bulk sample’s hardness from 22.7 ± 1.8 GPa to 26.8 ± 1.3 GPa Текстовый файл |
| Published: |
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://doi.org/10.17073/1997-308X-2025-3-5-14 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=683070 |