КИНЕТИКА НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ КАРБИДОВ БОРА И КРЕМНИЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, СТРУКТУРА И ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ ПОЛУЧЕННОГО КОМПОЗИТА

摘要

Исследована кинетика уплотнения порошковой смеси карбида бора с 20% (мас.) карбида кремния при неизотермическом спекании под давлением в режиме контролированного нагрева. Для определения лапласовского давления проведено исследование кинетики изотермического спекания смеси при температуре 2240 К под приложенным давлением 36,1; 49,6; 63,2 и 72,2 МПа. Установлено, что кинетика процесса контролируется механизмом установившейся ползучести матрицы, образующей пористое тело, со скоростью вязкого течения, пропорциональной квадрату напряжения. Сравнительно низкое значение оцененного лапласовского давления, составляющего 5,6 МПа, объясняет трудности получения композитов на основе карбида бора при обычном спекании без внешнего давления. По данным текущих значений температуры и высоты образцов в процессе их спекания под давлением определены скорости нагрева и производные относительной плотности по температуре, позволившие описать кинетику процесса в рамках теории объемного вязкого течения пористого тела при спекании под давлением в пресс-форме. Оцененные значения энергии активации промежуточной и поздней стадий спекания исследованного композита под давлением для разных скоростей нагрева колеблются в пределах 670-710 кДж/моль. Эти значения показывают, что кинетика спекания контролируется механизмом переползания дислокаций. Изучение структуры и характера разрушения спеченных образцов показало, что они зависят от скорости нагрева. Чем выше скорость нагрева при спекании порошковых смесей B_4C-20% SiC, тем больше неоднородность распределения структурных составляющих и доля транскристаллитного разрушения спеченных образцов.