Формування багатокомпонентних твердих розчинів у системі cBN—TiC—VN—Al за умов спікання композитів під високим тиском

Abstract

Методом рентгеноструктурного аналізу детально досліджено кристалічну структуру карбіду титану (TiC) і нітриду ванадію (VN), які поряд із супутніми фазами містяться в композитах, отриманих HPHT (high pressure, high temperature) спіканням (7,7 ГПа, 1750—2300 °С) сумішей cBN—TiC—VN—Al двох складів (об. %): 60 : 17,5 : 17,5 : 5 і 60 : 25 : 15 : 5. Встановлено, що в результаті твердофазної взаємодії між TiC та VN, а також між TiC та алюмінієм зв’я'зки у продуктах спікання утворюються багатокомпонентні тверді розчини — (Ti,V)(C,N) та (V,Ti)N за температур 1750—1900 °С і (Ti,V,Al)(C,N) та (V,Ti)(N,C) за температур 2000—2350 °С. Кристалічні структури цих розчинів належать до модифікованої структури типу NaCl, яка містить додаткову правильну систему точок для розміщення атомів азоту та вуглецю. Визначено їх елементний склад. На основі аналізу отриманих у роботі рентгеноструктурних даних та отриманих раніше даних XEDS досліджень встановлено, що утворення зазначених твердих розчинів відбувається за двома основними механізмами: по-перше, це дифузія вивільнених у результаті розпаду VN та cBN потоків атомів азоту, які через наявний у реакційній зоні градієнт температур прямують до поверхні композита; по-друге, це міжфазна взаємодія металів Ti та V через границі зерен фаз TiC та VN, що контактують, а також міжфазна взаємодія зерен фази TiC з рідким алюмінієм зв’я'зки. У перспективі виготовлена певним способом суміш дрібнокристалічних багатокомпонентних карбонітридів (Ti,V)(C,N) та (V,Ti)(N,C) може слугувати функціональною домішкою для покращення механічних властивостей виробів з медичного титану ТВ6.