Структурні зміни нітриду ванадію в умовах термобаричного спікання керамоматричного композита в системі cBN—VN—Al
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.01.020Ключові слова:
високий тиск, надтверді матеріали, керамоматричні композити, кубічний нітрид бору, нітрид ванадію, рентгенівська дифрактометрія, кристалічна структураАнотація
Методом рентгенівської дифрактометрії детально досліджено кристалічну структуру нітриду ванадію (VN), який поряд з кубічним нітридом бору (cBN) наявний у керамоматричних композитах, отриманих HPHT спіканням (тиск 7,7 ГПа, температура 1600—2450 °С) попередньо механохімічно активованої шихти складу cBN—VN—Al (60 : 35 : 5 об. %). На підставі рентгеноструктурних розрахунків встановлено, що дефектна кристалічна структура вихідного нітриду шихти VN типу NaCl під впливом баротермічного навантаження модифікується за рахунок міграції додаткових атомів азоту з середини композита на його поверхню. Ці додаткові атоми азоту в структурі VN cтатистично розміщуються по вершинах октаедрів, розташованих навколо наявних вакансій атомів азоту з основної ґратки типу NaCl. Збагачення поверхні композита cBN—VN—Al азотом повинно позитивно впливати на деякі його поверхневі властивості, на кшталт мікротвердості та зносостійкості (як це виявлено раніше для композита cBN—TiN—Al) і забезпечувати високі експлуатаційні характеристики отриманого надтвердого керамоматричного матеріалу, призначеного для високошвидкісного (300—500 м/хв) оброблення легованих та нержавних сталей.
Завантаження
Посилання
Benesovsky, F., Kieffer, R. & Ettmayer, P. (1981). Nitrides. Іn Encyclopedia of chemical technology (Vol. 15). 3th ed. (p. 871). New York: John Wiley & Sons.
Rasaki, S. A., Zhang, B., Anbalgam, K., Thomas, T. & Yang, M. (2018). Synthesis and application of nano- structured metal nitrides and carbides: A review. Prog. Solid State Chem., 50, pp. 1-15. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2018.05.001
Schwarz, K. (1987). Band structure and chemical bonding in transition metal carbides and nitrides. Crit. Rew. Solid State Mater. Sci., 13, No. 3, pp. 211-257. https://doi.org/10.1080/10408438708242178
Huang. Y., Chou. Y. K., & Liang, S. Y. (2007). CBN tool wear in hard turning: A survey on research progresses. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 35, No. 5-6, pp. 443-453. https://doi.org/10.1007/s00170-006-0737-6
Peçanha, L. A., Jr, Oliveira, M. P., Skury, A. L. D., Monteiro, S. N., Reis, R. H. M., da Silva, L. C. & Filho, F. C. G. (2020). Processing, characteristics and properties of cubic boron nitride — an updated review. Mater. Sci. Forum., 1012, pp. 202-206. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1012.202
Slipchenko, K. V., Petrusha, I. A., Turkevich, V. Z., Stratiichuk, D. A., Slipchenko, V. M., Bilyavina, N. M., Turkevich, D. V., Bushlya, V. M. & Stahl, J. E. (2019). The influence of sintering temperature on phase composition and mechanical properties of сBN-based composites with addition of vanadium compounds. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 12, pp. 1599-1610 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/mfint.41.12.1599
Slipchenko, K., Bushlya, V., Stratiichuk, D., Petrusha, I., Can, A., Turkevich, V., Ståhl, J.-E. & Lenrick, F. (2022). Multicomponent binders for PcBN performance enhancement in cutting tool applications. J. Eur. Ceram. Soc., 42, No. 11, pp. 4513-4527. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.04.022
Belyavina, N. N., Stratiichuk, D. A., Nakonechna, О. І., Avramenko, T. G., Kuryliuk, A. M. & Turkevich, V. Z. (2022). TiN crystal structure features in cBN-TiN-Al composite sintered at high pressures and temperatures. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 2, pp. 58-66 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/dopovidi2022.02.058
Dashevskyi, M., Boshko, О., Nakonechna, O. & Belyavina, N. (2017). Phase transformations in equiatomic Y—Cu powder mixture at mechanical milling. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 4, pp. 541-552. https://doi.org/10.15407/mfint.39.04.0541
Sangiovanni, D. G., Alling, B., Steneteg, P., Hultman, L. & Abrikosov, I. A. (2015). Nitrogen vacancy, self- interstitial diffusion, and Frenkel-pair formation/dissociation in B1 TiN studied by ab initio and classical molecular dynamics with optimized potentials. Phys. Rev. B, 91, 054301. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.054301
Lengauer, W. & Eder, A. (2005). Nitrides: transition metal solid-state chemistry. In Encyclopedia of inorganic chemistry (Vol. 6). 2nd ed. (pp. 3515-3531). Chichester: John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/0470862106.ia156
Lengauer, W. (1991). Thermochemistry of the formation of nitrogen-rich surface layers on transition metal nitrides: A study of the VN1−x−N2 couple. J. Phys. Chem. Solids, 52, No. 2, pp. 393-399. https://doi.org/10.1016/0022-3697(91)90089-I
Xie, H., Deng, F., Wang, H., Liu, J., Han, S. & Feng, F. (2020). Study of the proportioning design method and mechanical properties of a cBN—TiN composite. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 89, 105209. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105209
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
