Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ. І.М. ФРАНЦЕВИЧА

Спеціальність:05.02.01 - матеріалознавство

УДК 621.762:666:539.4

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙНОЇ КЕРАМІКИ НА ОСНОВІ ГРАФІТОПОДІБНОГО НІТРИДУ БОРУ З УТВОРЕННЯМ МУЛІТУ І СІАЛОНУ ЗА УМОВ РЕАКЦІЙНОГО ГАРЯЧОГО ПРЕСУВАННЯ

МАЗНА ОЛЕКСАНДРА

ВІКТОРІВНА

Київ - 2009

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Вишняков Леон Романович, Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України; завідувач відділу композиційних матеріалів

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Санін Анатолій Федорович, Дніпропетровський національний університет; професор кафедри «Технологія виробництва» доктор технічних наук, старший науковий співробітник Фесенко Ігор Павлович

Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України; старший науковий співробітник відділу перспективних технологій високих тисків, дисперсних матеріалів та спікання кераміки

Захист відбудеться _18 травня_ 2009 р. о _14_год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.207.03 при Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича Національної академії наук України за адресою: 03680, м.Київ -142, вул. Кржижанівського, 3.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України.

Автореферат розісланий «_10_» __квітня_2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради доктор технічних наук Р.В. Мінакова

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Графітоподібний нітрид бору та композиційні матеріали на його основі є перспективними керамічними матеріалами для використання у металургійному виробництві кольорових і чорних металів, у високотемпературних техніці і технологіях. Такі матеріали придатні до механічної обробки і відрізняються високими тугоплавкістю, термостабільністю та термостійкістю, електро- та теплоізоляційними властивостями, хімічною стійкістю. Проте низька міцність графітоподібного нітриду бору і складності отримання високощільних виробів шляхом спікання та гарячого пресування знижують можливості його застосування.

Дослідження композиційних матеріалів на основі BN проводять в інститутах та лабораторіях різних країн світу. Значний внесок у розробку і дослідження матеріалів на основі BN зробили вчені Японії, Німеччини, США: G.J. Zhang, J.F. Yang, M. Ando, T. Ohji, S. Kansaki, R.Ruh, K.Y. Donaldson, D.P.H. Hasselman та інші.

В Російській Федерації проблеми створення матеріалів на основі нітриду бору вирішують в НВО “Технологія” та інших установах. В Україні існує промислове виробництво порошків нітриду бору (Запорізький комбінат абразивних матеріалів).

Вагомий вклад в розробку матеріалів на основі графітоподібного нітриду бору внесли вчені Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України: Г.В.Самсонов, М.С.Ковальченко, О.В.Курдюмов, Т.В.Дубовик, О.М.Григор'єв, Г.С.Олійник та ін.

Розвиток матеріалознавства в цій сфері пов'язаний із створенням багатокомпонентних, багатофазних композитів. На цьому шляху дуже привабливими є методи виготовлення порошкових композиційних матеріалів, в яких поєднуються процеси консолідації порошків окремих сполук і контрольованого утворення нових фаз за рахунок хімічних реакцій в процесах реакційного спікання.

Одним з перспективних напрямків у отриманні таких матеріалів є поєднання з нітридом бору алюмосилікатів і оксинітридів, що дозволяє реалізувати в композиційних матеріалах покращені фізико-механічні та експлуатаційні властивості. Такі фази в композити на основі нітриду бору можна додавати двома способами: або введенням у шихту порошків спеціально синтезованих продуктів (муліту, сіалону), або використовувати як вихідні порошкові домішки із оксидів та нітридів. Проте перша технологія додатково потребує окремого синтезу муліту і сіалону. Крім того, при застосуванні цих синтезованих сполук з метою досягнення високої густини матеріалів процес гарячого пресування порошкових сумішей необхідно вести при надвисоких температурах (2000 0С), характерних для ущільнення порошків BN. При цьому відхилення від оптимальних технологічних параметрів призводить до істотного зменшення густини і, як наслідок, зниження механічних властивостей композитів.

Більш перспективним, на наш погляд, є другий спосіб - використання разом із нітридом бору порошків оксидів і нітридів , коли в одному процесі поєднуються консолідація порошкової шихти і синтез нових фаз - муліту і сіалону. Слід відзначити, що в літературі відомості про фазоутворення цих фаз в композиційних матеріалах на основі нітриду бору в процесах реакційного спікання або гарячого пресування є обмеженими. Тому дуже актуальним і важливим є поглиблене дослідження закономірностей формування в композиті певної композиційної структури, що утворюється частинками нітриду бору спільно із фазами муліту та сіалону. Очікується, що така структура зможе забезпечити підвищений рівень фізико-механічних властивостей і особливо тоді, коли процес буде реалізовано з використанням енергетично та економічно вигідних параметрів гарячого пресування, зокрема, знижених температур та тиску. Це може відкрити нові можливості для промислового застосування технології гарячого пресування композитів на основі нітриду бору, включаючи отримання крупногабаритних виробів.

Таким чином, шляхом розробки складу та умов приготування порошкової шихти композитів у взаємозв'язку із раціональними режимами її ущільнення методом гарячого пресування можна очікувати підвищення фізико-механічних характеристик виробів із кераміки на основі графітоподібного нітриду бору, що буде суттєво розширяти сферу застосування цих матеріалів в техніці.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалась в ІПМ НАН України за програмою НАН України „Нові матеріали та речовини”: відомча тема ”Структурні і фазові перетворення при консолідації і термомеханічних впливах у високотемпературних корозійностійких матеріалах і покриттях на основі безкисневих тугоплавких сполук” (держ. реєстр. .№ 0106U004138) і тема "Розробка матеріалів на основі нітриду бору і алюмосилікатів із структурою порошкових композитів" (держ. реєстр. .№ 0103U005211). Здобувач була одним із відповідальних виконавців цих науково-дослідних тем.

Мета і завдання дослідження.

Отримання композиційних матеріалів на основі графітоподібного нітриду бору, утворюваних в процесі реакційного гарячого пресування фаз муліту і сіалону, дослідження структури, властивостей та можливого застосування композитів в металургійних технологіях і високотемпературній техніці.

Задачі дослідження :

- розробити склад композиційних матеріалів в системах BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 та дослідити закономірності виготовлення порошкових сумішей методом обробки в атриторі;

- дослідити процеси реакційного гарячого пресування композитів в присутності рідкої фази та визначити закономірності фазо- та структуроутворення муліту і сіалону;

- визначити фізико-механічні властивості розроблених композитів в діапазоні температур 20-1500?С в залежності від складу та технологічних режимів їх виготовлення;

- дослідити вплив фаз муліту і сіалону на механізми руйнування композитів при високих температурах;

- оптимізувати технологічні параметри отримання композиційних матеріалів з урахуванням результатів дослідження структури, фазового складу та механічних властивостей та розробити дослідно-промислову технологію виготовлення виробів із композитів на основі нітриду бору;

- визначити можливість застосування отриманих композитів у високотемпературній техніці.

Об'єкт дослідження - композиційні матеріали на основі графітоподібного нітриду бору з мулітом і сіалоном, які утворюються в процесі гарячого пресування

Предмет дослідження - закономірності процесів формування композитів BN- муліт і BN- сіалон в процесах механо-хімічної обробки порошкових шихт за умов реакційного гарячого пресування, встановлення взаємозв'язку міцності із складом і структурою, визначення властивостей композиційних матеріалів.

Методи дослідження. Для вивчення структури і фазового складу композитів використані методи хімічного аналізу, оптичної мікроскопії, скануючої електронної мікроскопії, інфрачервоної спектроскопії, рентгенівського фазового аналізу, локального мікрорентгеноспектрального аналізу. Питома поверхня порошків шихти вимірювалася газохроматичним методом теплової десорбції азоту. Розмір часток шихти визначався за допомогою приладу Zetasizer 1000. Визначення фізико-механічних характеристик композитів (міцність на згин та тріщиностійкість при кімнатній та підвищених температурах, модуль пружності) проводили за стандартними методиками.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше проведено системне дослідження процесів утворення фаз муліту та сіалону в системах BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4. Встановлено, що в результаті механо-хімічної обробки і подальшого гарячого пресування порошкової шихти, що складається з компонентів досліджуваних систем, утворюється текстурована структура композиту, в якому частинки графітоподібного нітриду бору (наповнювач) зберігають характерну кристаломорфологію, а муліт і сіалон, що утворюються в процесі реакційного гарячого пресування як зерногранична фаза, виконують роль матриці.

2. Встановлено, що при обробці в атриторі порошкової суміші із нітриду бору і порошків Al2O3, SiO2 і Si3N4 починаються процеси фізико-хімічної взаємодії складових шихти, змінюються розмір, форма та питома поверхня порошкових частинок, які утворюють агломеровані композиційні частинки зі збільшеною площею міжфазної поверхні. Виникнення локальних включень нової фази (муліту і сіалону) сприяє процесам полегшеного фазоутворення на наступній стадії - при гарячому пресуванні - і забезпечує рівномірний розподіл фаз в структурі композиту.

3. Встановлено, що при гарячому пресуванні композитів із утворенням рідкої фази в системі BN-Al2O3-SiO2 відбувається синтез муліту, а в системі BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 - синтез певних фаз сіалону (Х-фаза, вґ-SiAlON, z=1,31 - 3,6), який проходить через стадію утворення муліту.

4. Встановлено, що при гарячому пресуванні композиційної шихти завдяки реакції утворення в присутності рідкої фази муліту і сіалону з'являється можливість зниження температури гарячого пресування на 200-300 0С і тиску - на 10-20 МПа у порівнянні з відповідними параметрами процесу гарячого пресування графітоподібного нітриду бору.

5. Встановлені особливості механізмів руйнування композиційної кераміки на основі нітриду бору в залежності від температури: в діапазоні температур 20-1200 0С руйнування носить, головним чином, крихкий характер, при цьому розшарування нітриду бору проходить по базисним площинам (001); при температурах вище за 1200 0С міцність композитів визначається в'язким характером руйнування за рахунок матричних фаз муліту і сіалону, які визначають механізми руйнування та сприяють отриманню високих показників міцності композиційних матеріалів.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Запропоновано склад і енергозберігаючі режими реакційного гарячого пресування композитів на основі нітриду бору (температура 1700-1800 0С, тиск 15-20 МПа), що були покладені в основу дослідно-промислової технології виробів, в тому числі крупногабаритних.

2. Розроблено нові композиційні матеріали на основі нітриду бору з утворенням фаз муліту і сіалону з високою густиною, підвищеними міцністю та експлуатаційними характеристиками. Вони рекомендуються для застосування в металургійних технологіях і високотемпературній техніці. На розроблений склад композитів отримано патент України №78558.

3. Вироби із розроблених композитів на основі нітриду бору, муліту і сіалону успішно пройшли натурні випробування як оснащення для розпилення порошків алюмінієвих розплавів, а також були випробувані і застосовуються як підшипники в оглядових камерах електронно-променевих установок Науково-виробничого центру „Титан” ІЕЗ ім. Є.О.Патона НАН України. Дослідно-промислова технологія крупногабаритних виробів із нових композитів впроваджена на виробничій дільниці Науково-технічного центру «Композиційні матеріали» ІПМ НАН України.

Особистий внесок здобувача. Постановка задач дослідження та аналіз літературних даних виконані дисертанткою особисто. Здобувач особисто приймала участь у проведенні експериментів (підготовці вихідних матеріалів, виготовленні зразків шихти та композитів, проведенні процесу реакційного гарячого пресування) та аналізі отриманих результатів. Обговорення результатів дослідження процесів приготування композиційної порошкової шихти та гарячого пресування матеріалів проведено разом з к.т.н. Л.М. Переселенцевою. Результати дослідження методом ІЧ-спектроскопії проаналізовані разом із к.ф.-м.н. Т.В.Томилою, а електронно-мікроскопічні дослідження виконані разом із д.ф.-м.н. Г.С.Олійник. Фізико-механічні властивості отриманих композитів досліджувались разом з к.т.н. Б.М.Сінайським. Рентгенофазовий аналіз матеріалів виконувався разом з к.ф.-м.н. В.П.Редько та к.ф.-м.н. М.Д. Бега.

Наукове керівництво роботою і аналіз результатів досліджень здійснювалось д.т.н. Л.Р. Вишняковим.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи було представлено і обговорено на міжнародних конференціях «Новітні технології в порошковій металургії та кераміці» (м. Київ, 2003 р.), «Материалы и покрытия в экстремальных условиях» (Крим, 2004 р.), “Структурна релаксація у твердих тілах“ (м. Вінниця, 2006 р.), «Материалы и покрытия в экстремальных условиях» (Крим, 2006 р.), «Материалы и покрытия в экстремальных условиях» (Крим, 2008 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 11 друкованих праць, з них 5 статей у фахових наукових журналах, 1 патент України на винахід, 5 тез конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Робота викладена на 149 сторінках, включає 6 розділів, 16 таблиць, 36 рисунків та містить 191 використане джерело.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та завдання досліджень, наведено відомості про наукову новизну, практичне значення отриманих результатів та викладено основні положення, що виносяться на захист, наведено відомості про апробацію та публікації основних результатів досліджень, описано структуру та зміст роботи.

У першому розділі дисертаційної роботи проаналізовано існуючі технології, режими отримання та властивості матеріалів на основі графітоподібного нітриду бору. Аналіз літературних джерел показує, що основним напрямком створення композиційних матеріалів є використання домішок, що активують процеси спікання та ущільнення нітриду бору. Показано, що оксиди (SiO2, Al2O3, B2O3), кремнійорганічні сполуки або синтезовані сполуки муліту та сіалону можуть позитивно впливати на властивості матеріалів на основі нітриду бору. На основі аналізу літературних та патентних джерел обґрунтовано науковий підхід щодо можливості введення до складу композитів на основі нітриду бору оксидів алюмінію та кремнію і нітриду кремнію, які за рахунок утворення фаз муліту і сіалону “in situ” під час реакційного гарячого пресування, можуть підвищити фізико-механічні властивості композитів.

Сформульовано основні завдання, які необхідно вирішити для розробки енергозберігаючої технології отримання нових композиційних матеріалів на основі нітриду бору, в яких підвищення фізико-механічних характеристик дозволило би розширити сферу застосування цих матеріалів.

У другому розділі охарактеризовано вихідні матеріали, методики та умови проведення експериментів, досліджень структури та визначення основних властивостей отриманих нових матеріалів.

Як вихідні матеріали були використані порошки графітоподібного нітриду бору марки ГМ виробництва Запорізького комбінату абразивних матеріалів (домішка В2О3 складає 0,3%) ТУ 2-036-1045-80, оксиду алюмінію марки «ХЧ» (ТУ 6-09-973-71), оксиду кремнію марки «Ч» ГОСТ 9428-73 та нітриду кремнію марки «Ч» (ТУ 6-09-27-271-90).

Для приготування шихти було використано метод механо-хімічного змішування. Для цього застосований лабораторний аттритор з робочим об'ємом 1 літр, швидкістю обертання барабану 565 об/хвил, при співвідношенні маси шарів до маси шихти 2,5:1.

Зразки композиційних матеріалів діаметром і висотою до 50 мм отримували на установці гарячого пресування (індукційна піч із тиристорним перетворювачем частоти ТПЧТ-120) в графітових прес-формах при температурах в діапазоні 1400-1900 0С та тиску до 25 МПа.

Фазовий склад порошків шихти та зразків композитів досліджували методами ІЧ-спектроскопії на Фур`є-спектрометрі ФСМ-1201 в області частот 400-4000 см-1 та рентгенофазного аналізу, що виконувався на дифрактометрі ДРОН-1,5 у CuKб - випромінюванні з нікелевим фільтром. Мікроструктуру порошків шихти та зразків композитів досліджували за допомогою растрового електронного мікроскопу CAMEBAX-SX-50. Питому поверхню порошків шихти визначали газохроматичним методом теплової десорбції азоту. Вимірювання розмірів частинок шихти проводили на приладі Zetasizer 1000.

Визначення фізико-механічних характеристик композитів проводили за стандартними методиками на зразках із кількістю випробувань на менше, ніж по п'ять зразків на точку. Деформацію зразків фіксували за сигналом тензорезисторів за допомогою вимірювальної системи типу СИИТ-3. Міцність на згин та стискання визначали за допомогою випробувальної машини 1246-Р2. Діапазон температур випробувань склав 20-1500 0С. Нагрів зразків відбувався в вакуумній електропечі опору, якою оснащена машина 1246Р-2, з найменшим остаточним тиском 10-5 мм рт. ст. Вимірювання температури проводили за показниками вольфрам-ренієвих термопар типу ВР 5/20 та підтримували з точністю 0,5%. Модуль пружності визначали за допомогою тензорезисторних перетворювачів типу КФ-5 з тензочутливістю 2,18·10-6. Тріщиностійкість композитів визначали в діапазоні температур 20-14000С методом SEVNB на зразках з V- образним надрізом

Коефіцієнт температурного лінійного розширення (КТЛР) визначали в діапазоні температур 20-1000 0С за допомогою кварцевого дилатометру КДШ-1500.

У третьому розділі обґрунтовано склад обраних для дослідження композитів та представлено результати вивчення закономірностей процесів виготовлення шихти композитів систем BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4. За результатами аналізу відомих із літератури фазових діаграм подвійних систем оксидів Al2O3 і SiO2 та цих же систем за наявності B2O3 та Si3N4 у перерізах існування рідкої фази були рекомендовані як об'єкти для досліджень наступні склади порошкових шихт:

· Шихта складу №1: суміш (12% Al2O3 + 18% SiO2) + BN (решта).

Алюмосилікатна фаза, яка вводиться до цього композиту має склад 46,9 мас% Al2O3 та 53,1 мас% SiO2, що згідно до діаграм стану при температурах гарячого пресування 1600-1800 0С відповідає області муліт + рідка фаза з температурою утворення евтектики 1567 0С. Кількість рідкої фази при температурі гарячого пресування, яка може бути визначена графічно за правилом важеля, для складу обраного композиту дорівнює ? 40 %. Такий склад композиту при температурах гарячого пресування може утворювати саме ту кількість рідкої фази, що може сприяти процесу ущільнення матеріалу.

· Шихта складу №2: суміш (18% Al2O3 + 12% SiO2) + BN (решта).

Порівняно з шихтою складу №1 алюмосилікатна фаза в цій шихті відповідає стехіометричному складу муліту - 71,8 мас% Al2O3 та 28,2 мас% SiO2.. Менша кількість рідкої фази, в принципі, призводить до зменшення можливості утворення склофази і, відповідно, - до підвищення міцності композиту при високих температурах, що і було метою досліджень кераміки цього складу.

· Шихта складу №3: суміш (12% Al2O3 + 18% SiO2) + 2% В2О3 + BN (решта).

В шихті цього складу в діапазоні температур 451 - 470 0С алюмосилікатна фаза уможливлює утворення рідкої фази. Відомо, що оксид бору традиційно використовується в технології виготовлення матеріалів із нітриду бору, проте його використання зазвичай призводить до утворення склофази і зниження міцності при високих температурах. Незважаючи на це, В2О3 (2%) може також використовуватися як модифікуюча домішка, що збільшує кількість рідкої фази при утворенні муліту в системі BN-Al2O3-SiO2-В2О3. Тому з метою визначення можливого впливу підвищеної кількості утворюваної рідкої фази на процеси інтенсифікації ущільнення композиту до складу шихти №1 було додано 2 % В2О3.

· Шихта складу №4: суміш (12% Al2O3 + 18% SiO2) + 5 % Si3N4 + BN (решта).

В шихті цього складу до алюмосилікатної фази (Al2O3+SiO2) було додано нітрид кремнію в кількості 5% з метою створення умов для протікання реакцій утворення сіалону, який відрізняється підвищеною міцністю при високих температурах. Згідно з відомою фазовою діаграмою цієї системи (ізотермічний розріз при 1750 0С) склад, що був обраний для дослідів, знаходиться в тій частині системи, що збагачена SiO2, в якій можливо утворення фаз оксинітриду кремнію (Si2ON2), муліту та Х- фази. Цей склад зі збільшеним вмістом рідкої фази було обрано саме з метою визначення впливу складу та кількості рідкої фази на процеси ущільнення і властивості отримуваних композиційних матеріалів.

· Шихта складу №5: суміш (12% Al2O3+18% SiO2) + 10 % Si3N4 + BN (решта)

Підвищення вмісту Si3N4 до 10 % (порівняно із складом шихти №4) зміщює обраний склад композиту до зони фазової діаграми, яка прилягає до областей утворення Оґ-сіалону та Х-фази з можливим утворенням в цій системі вґ-сіалону. Незважаючи на зменшення кількості рідкої фази, саме утворення високоміцної фази вґ-сіалону може сприяти підвищенню міцності композиційного матеріалу.

Приготування шихти. Шихту композиційних матеріалів усіх складів (№1-5) готували шляхом обробки сумішей порошків в лабораторному атриторі протягом 10, 20, 30, 40 і 50 хвилин. Характерні залежності розміру часток і питомої поверхні порошків шихти від тривалості обробки в атриторі представлені на рис.1 і 2.

Було встановлено, що для всіх обраних складів шихти процеси високоенергетичної механічної обробки порошкових сумішей складаються з декількох стадій. Так, при короткотривалій обробці (10 хвилин) відбувається інтенсивне подрібнення із зменшенням середнього розміру частинок більш, ніж в два рази. Підвищення часу обробки до 20 хвилин різко збільшує середній розмір частинок і одночасно в незначній мірі знижує питому поверхню. При подальшому збільшенні тривалості обробки шихти спостерігається зменшення середнього розміру частинок та питомої поверхні порошків. Таким чином, характер цих залежностей (рис. 1. та 2) можна трактувати як багатостадійний процес, в якому після подрібнення порошків на початковій стадії починаються процеси агломерації, що супроводжуються подальшим ущільненням частинок.

Результати хімічного аналізу проб шихти свідчать про те, що стале усереднення хімічного складу відбувається після обробки в атриторі тривалістю 40 хвилин. При цьому за даними скануючої електронної мікроскопії на поверхні частинок BN, які зберігають характерну пластинкувату морфологію (рис.3а), розташовуються частинки Al2O3, SiO2, Si3N4, що утворюють разом із частинкою BN композитні частинки шихти (рис.3б).

Результати ІЧ-спектроскопії порошкової шихти на прикладі шихти складу №5 після різної тривалості обробки в атриторі (рис.4) свідчать про те, що короткотривала обробка призводить до утворення дефектної структури порошків. Це випливає з факту поширення смуги поглинання в області ~ 1376 см-1, що є характерною для B-N зв'язків і відповідає інтенсивному подрібненню порошків та накопиченню дефектів структури. Крім того, змінюється форма плеча в області н?1013 см-1, що пов'язано з розривом зв'язків N-Si-N та утворенням локальних включень нової фази (вірогідно, муліту). Подальше збільшення тривалості обробки в атриторі призводить до упорядкування та зменшення дефектності порошків.

В результаті комплексних досліджень процесу механо-хімічної обробки порошкової шихти в атриторі можна зробити висновок, що однорідна структура і рівномірний розподіл елементів в композитній шихті відбувається за тривалості 40 хвилин, яка є оптимальною для подальшого гарячого пресування композиційних матеріалів.

В четвертому розділі роботи представлені результати досліджень закономірностей процесів ущільнення композитів систем BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 методом реакційного гарячого пресування. Експерименти проводили в діапазоні температур, коли в досліджуваних системах згідно з фазовими діаграмами існує рідка фаза, враховуючи при цьому, що температура початку утворення муліту 1400 0С, а сіалону 1750 0С.

Характерні кінетичні залежності відносної густини від часу гарячого пресування при різних тисках на прикладі композиту із можливістю утворення сіалону (склад №4) показані на рис.5. Було встановлено, що тиск 15 МПа є недостатнім для отримання зразків композиту з високою густиною. У разі прикладення більшого тиску 25 МПа на початкових стадіях гарячого пресування (приблизно перші 15 хвил) проходить інтенсивне ущільнення матеріалу.

Слід зазначити, що при температурі до ?1400 0С процес ущільнення композиту відбувається за відсутності рідкої фази, тому, як наслідок, можливе утворення дефектів пакування (арочні ефекти), які призводять до зниження швидкості ущільнення при подальших стадіях гарячого пресування і спричиняють утворення та збереження пористості в отримуваному матеріалі. Тому тиск 20 МПа, за якого було отримано найвищу густину композитів, було визнано найбільш сприятливим для реакційного гарячого пресування зразків.

На рис. 6 показано застосовані в експериментах режими прикладання тиску і температури при гарячому пресуванні на етапі лабораторних досліджень композитів обраних складів (№1-5). Було встановлено, що температура гарячого пресування 1700 0С дозволила наблизитися до теоретичної густини всіх досліджуваних композитів, як із можливістю утворення муліту (№1, 2, 3) , так і сіалону (№4, 5).

Експерименти показали, що залежності відносної густини зразків композитів від часу гарячого пресування мають практично однакову форму кривих (рис. 7), яка відповідає інтенсивному підвищенню густини на початкових стадіях гарячого пресування і уповільненню процесів усадки при температурах 1600 - 1700 0С.

Для всіх зразків композитів є характерним досягнення вищих показників відносної густини при їх отриманні з шихти складів №1 та 4, коли утворювалася рідка фаза в більшій кількості. Слід зазначити, що використання домішки В2О3 (склад №3) завдяки можливості утворювати рідку фазу при температурах нижчих, ніж у випадку гарячого пресування шихти складу №1, тобто уже починаючи з ?5000С і у більшій її кількості, покращує характер ущільнення матеріалу і створює умови отримання композиту з високими показниками густини.

Вплив температури гарячого пресування на процеси ущільнення вивчали за температурними залежностями густини зразків композитів на прикладі двох порошкових шихт №1 (12% Al2O3 +18% SiO2) + BN(решта)) та №5 (12% Al2O3 + 18% SiO2 ) +10% Si3N4 +BN (решта)) в діапазоні температур гарячого пресування 1400-19000С.

Проведеними експериментами було встановлено, що ці залежності наближені до класичної S- подібної форми (рис. 8) із наявністю трьох характерних стадій процесу. Це можна пов'язати з умовами виникненням рідкої фази, її кількістю та взаємодією компонентів. Перший етап ущільнення (до 1500 0С) відбувається за механізмом перегрупування частинок шихти взагалі при відсутності (або відсутності необхідної кількості) рідкої фази.

З підвищенням температури від 1500 до 1700 0С і утворенням достатньої кількості рідкої фази, а також завдяки тому, що відбуваються хімічні реакції утворення муліту і сіалону, процеси ущільнення полегшуються і спостерігається інтенсивна усадка композиту (другий етап). На третій ділянці температурної - спостерігається припинення усадки для зразків композиту зі складом №1 (BN-муліт) та уповільнення усадки для зразків композиту зі складом №5 (BN-сіалон).

Це пов'язано з хімічною взаємодією, що відбувається в системах BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4.

Таким чином, було встановлено, що найбільш доцільною температурою за критерієм досягнення максимальної густини гарячого пресування для композитів із вмістом муліту (№1) і, особливо, із вмістом сіалону (№5) виявляється температура 1800 0С.

В результаті структурних досліджень зразків отриманої високощільної композиційної кераміки було встановлено, що саме на стадії гарячого пресування відбуваються процеси фазо- та структуроутворення розглянутих композитів.

Методом електронної мікроскопії показано, що типова мікроструктура отриманих композиційних матеріалів (рис.9) характеризується виразною текстурованністю, що обумовлена кристаломорфологією вихідних частинок графітоподібного нітриду бору. Встановлено, що незалежно від фазового складу композитів під час ущільнення частинки нітриду бору розташовуються паралельно одна одній розвинутими поверхнями, формуючи морфологічну текстуру.

Характер розподілення в структурі композиту фаз муліту і сіалону досліджувався методом растрової електронної мікроскопії у поєднанні з мікроаналізом розподілення елементів в характеристичному рентгенівському випромінюванні. Характерна мікроструктура зразків композитів (природній шліф) наведена на рис. 10 і свідчить про те, що вона носить матричний характер.

Видно, що зв'язуюча фаза в структурі композитів розподілена досить однорідно та, головним чином, має вигляд подовжених прошарків різної товщини (від 0,5 до 2 мкм). Інколи також зустрічаються локальні ізольовані включення сіалону розмірами 5-7 мкм.

Як показали дослідження, мікроструктура композитів із вмістом муліту має подібний характер розподілення фаз і також свідчить про утворенням матричної структури композиту. Таким чином можна зробити висновок, що в результаті реакційного гарячого пресування композиційних матеріалів утворюється матрична структура, в якій сіалон і муліт виступають як матрична зв'язуюча фаза.

Рентгенофазовий аналіз зразків композитів №1 та №5 показав, що в залежності від умов гарячого пресування утворювані матричні фази змінюють свій склад і можуть містити муліт, сіалони, кристобаліт, нітрид кремнію або їх суміші. На прикладі зразків системи BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 було встановлено, що взаємодія починається з утворення муліту. Разом з тим при температурі 1400 0С відбувається також взаємодія нітриду кремнію з оксидами, які входять до складу шихти, з утворенням оксинітриду Si2N2O. Підвищення температури гарячого пресування до 1500 0С збільшує кількість муліту та Si2N2O. Ці процеси відповідають збільшенню усадки під час гарячого пресування. При більш високій температурі - 1700 0С - в системі спостерігається утворення X-фази складу Si3Al6O12N2 та фази сіалону Si3Al3O4,5-XN5-x, кількість муліту та кварцу при цьому зменшується, а при температурі гарячого пресування 1800 0С утворюється низка сіалонових фаз: Si4,69Al1,31O1,31N6,69 (вґ-SiAlON, z=1,31); Si3Al3O3N5 (вґ-SiAlON, z=3,6); Si3Al3O4,5XN5-x ; Si3Al6O12N2 (X-фаза) (рис.11). Отже, результати рентгенофазового аналізу свідчать що, в системі BN-Al2O3-SiO2-Si3N4, синтез сіалону відбувається через стадію утворення муліту. Щодо композитів системи BN-Al2O3-SiO2, то при температурах гарячого пресування 1700-1800 0С в них разом з нітридом бору присутній переважно муліт.

Таким чином, в результаті проведених досліджень процесів гарячого пресування були встановлені оптимальні режими, які враховують отримання високощільної композиційної кераміки, проходження реакцій синтезу муліту і сіалону і створення композиційної матричної структури.

У п'ятому розділі представлені результати визначення міцності композиційної кераміки і механізмів її руйнування в діапазоні температур 20-15000С.

На першому етапі цих досліджень було проведено випробування міцності зразків на згин, що здійснювали для визначення впливу режимів гарячого пресування на характер збільшення густини композитів і повноту проходження процесів фазоутворення.

За результатами випробувань механічних властивостей композитів і, зокрема, отримання максимальних показників міцності зразків на згин був проведений аналіз всіх обраних складів композитів (№1 - 5) з метою застосування їх при високих температурах. Було встановлено, що найвищі показники міцності мали матеріали із складом №1 (з мулітом) і складом №5 (із сіалоном). Досліджувані композити інших обраних складів серед матеріалів своїх систем мали також високі характеристики, проте, незважаючи на отриману високу густину, не змогли перевищити рівень міцності композитів складів №1 та №5. Слід зазначити, що для композиту із фазою стехіометричного муліту (склад №2) причиною нижчого рівня міцності було недостатня кількість утворюваної рідкої фази і, як наслідок, наявність залишкової пористості (до 7%). Для композиту зі складом №3 наявність фази В2О3 хоча і дає можливість досягти достатньо високих показників міцності при кімнатній температурі, проте спричиняє зниження міцності при високих температурах за рахунок утворення більшої кількості легкоплавкої склофази. Композит складу №4 системи BN-Al2O3-SiO2-Si3N4, маючи достатньо високий показник міцності, все ж поступається міцності композиту складу №5 із утворенням високоміцної фази -сіалону і меншої кількості більш легкоплавких фаз (Х-фази та оксинітриду кремнію). Тому подальша оптимізація режимів отриманих композитів та більш детальні дослідження їх властивостей здійснювалося в роботі саме на композитах складів №1 та №5.

Найбільший об'єм лабораторних досліджень був проведений на зразках високощільних композитів, які отримували при температурі гарячого пресування 1700 0С, тиску 20 МПа і тривалості витримки 40 хвилин. Зразки композитів із складом №1 демонструють міцність (рис.12а) на рівні 110 МПа як при кімнатній температурі, так і при температурі 1200 0С. Тільки після 1200 0С міцність знижується і становить при 1400 0С - 25-40 МПа. Слід зазначити, що склад композиту №5 (із сіалоном) (рис.12 б) показує зростання рівня міцності від 115-120 МПа при 20 0С до 135-140 МПа при 1200 0С, після чого спостерігається падіння міцності: при 1400 0С - до 70 МПа, а при 1500 0С - до 40 МПа. реакційний пресування композит муліт

В результаті вивчення мікроструктури композитів було показано, що при різних температурах матрична зерногранична фаза впливає на механізми руйнування матеріалів. Слід зазначити, що за даними рентгеноспектрального мікроаналізу ця фаза розподілена між пакетами частинок BN досить однорідно. Про це свідчить концентраційна крива розподілення кремнію (рис. 13).

Аналіз структури зразків після випробувань показав, що руйнування композитів в діапазоні температур 20-1200 0С носить, головним чином, крихкий характер, а процеси розшарування нітриду бору проходять по базисним площинам (001). При цьому відбувається також деяке змінення форми пакетів BN, яке починається з температури випробувань 800 0С (рис. 14).

Міцність композитів при температурах випробувань вище за 1200 0С визначається початком знеміцнення зернограничної фази та в'язким характером її руйнування. На це вказують особливості структури зламів зразків після руйнування при температурах, що вище за 1200 0С, коли значно змінюється форма пакетів нітриду бора. Крім того, в них відсутня субструктура та безрельєфність поверхні, а також спостерігається більш однорідне розподілення елементів домішки по поверхні зламу (рис.15). Останнє пояснюється наявністю на поверхні зламу шару матричної фази, що може бути сформований під час її плавлення в процесі навантаження при температурах випробувань.

Підвищення міцності композиту BN-сіалон при температурах до 1200 0С (див. рис. 12 б) є характерним для крихких матеріалів, які мають за певних температур крихко-в'язкий перехід. Даний ефект посилюється розм'якшенням міжзереної фази, в яку також входить і склофаза. Зниження в'язкості міжзереної фази з ростом температури призводить до підвищення уявної пластичності матеріалу в цілому та одночасно - до деякого збільшення міцності композиту.

Зміну механізму руйнування отриманих композитів в залежності від температури випробувань підтверджують і показники тріщиностійкості (рис. 16). Так, на температурній залежності К1с експериментально встановлена наявність максимуму при температурі 1200-1300 0С.

Збільшення тріщиностійкості можна пояснити розм'якшенням зернограничної фази та затупленням тріщини, яке відбувається при підвищених температурах. У разі подальшого підвищення температури до 1400-15000С зерногранична фаза внаслідок вичерпання запасу пластичності не затримує розповсюдження тріщини, тому тріщиностійкість, як і міцність композиційного матеріалу, знижується.

Таким чином, в'язкий характер руйнування композитів за рахунок утворюваних в матеріалах матричних фаз із вмістом муліту або сіалону сприяє отриманню високих показників міцності композиційних матеріалів.

У шостому розділі на основі результатів дослідження процесів отримання композитів та визначення їх механічних властивостей проведена оптимізація режимів виготовлення матеріалів, яка може бути покладена в основу дослідно-промислової технології виробів із композиційної кераміки. Оскільки в таких виробах необхідно реалізувати підвищені рівні міцності і інших експлуатаційних властивостей, одночасно враховуючи відмінності у технологічному обладнанні і оснащенні порівняно з лабораторною технологією, в роботі було проаналізована можливість поширення параметрів лабораторних операцій на виробничий технологічний процес. Саме тому були визначені максимальні значення показників густини композитів, які завдяки досконалій матричній структурі, як було відзначено в розділі 4, можна отримати при температурі гарячого пресування 1800 0С.

Отже для дослідно - промислової технології найбільш важливих в практичному сенсі композитів систем BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 було призначено температуру гарячого пресування 1800 0С. Щодо інших параметрів режиму гарячого пресування, який визначали на основі залежності відносної густини від часу при різних тисках, зазначимо, що найкращі умови для ущільнення композитів в присутності рідкої фази, як було встановлено при відпрацюванні режиму ущільнення, виникають при швидкостях підвищення температури 20 -300С/хв., а потрібний темп прикладення тиску відповідає умовам, що зображені на рис. 17.

Випробування міцності зразків композитів, отриманих гарячим пресуванням при 1800 0С, показали що застосування обраного режиму забезпечує такі найбільші значення міцності при 1200 0С: для композитів BN-муліт (склад №1) - 100-120 МПа, а для композитів BN-сіалон (склад №5)- 150-180 МПа. В результаті проведених в роботі досліджень були розроблені склад та технологія отримання композитів на основі графітоподібного нітриду бору, які були захищені патентом України №78558.

Дослідно-промислова технологія, яка базується на результатах лабораторних досліджень і відпрацювань, була впроваджена в Науково-технічному центрі „Композиційні матеріали” при ІПМ НАН України при виготовлені крупногабаритних пресовок, призначених для деталей пристроїв високотемпературної техніки. Так, із композитів системи BN-сіалон (шихта складу №5) були виготовлені гарячепресовані великогабаритні деталі розміром 180180180 мм (рис. 18).

Вирішальну роль в отриманні деталей таких розмірів відігравали саме зменшені порівняно із режимом ущільнення графітоподібного нітриду бору температури (1700-1800 0С) та тиску (20 МПа) гарячого пресування, які дозволили застосувати технологічне оснащення, виготовлене з доступних графітових матеріалів (переважно електродного графіту).

Як розмольно-змішувальне обладнання в цій технології було застосовано атритор горизонтального типу з робочим об'ємом 20 літрів при співвідношенні маси шихти до маси шарів 1:2,5. Гаряче пресування здійснювали в графітових пресформах із електродного графіту, які мали збірну конструкцію для зручності зборки та розпресовки. Як пуансони був для застосований високощільний графіт марки МПГ-6. На вказаному оснащенні були відпрацьовані режими розігріву, прикладення тиску, ізотермічної витримки і подальшого охолодження.

В результаті проведених дослідно-технологічних робіт були отримані пресовки із композиційного матеріалу (рис.18), які мали такі властивості: густина 2,1-2,2 г/см3, міцність на згин: перпендикулярно напрямку гарячого пресування - 95-110 МПа при 20 0С, 140-145 МПа при 1200 0С, а паралельно напрямку гарячого пресування - 80-105 МПа при 20 0С, 110-115 МПа при 1200 0С; міцність на стиск: перпендикулярно напрямку гарячого пресування - 140-150 МПа, паралельно напрямку гарячого пресування - 110-125 МПа; модуль пружності Е= 60-80 ГПа; термічний коефіцієнт лінійного розширення =1,410-6 град-1.

Деяке зменшення показників міцності порівняно із міцністю лабораторних зразків можна пояснити нерівномірністю густини в різних частинах пресовки, яка практично завжди присутня у деталях великих розмірів.

Слід відзначити, що на відміну від виробів із графітоподібного нітриду бору, який має суттєву анізотропію міцності в залежності від напрямку гарячого пресування, в отриманих нами композиційних матеріалах завдяки утворенню матричної структури анізотропія міцності значно зменшується. що також є позитивною ознакою.

Слід відзначити, що отримана композиційна кераміка є придатною до механічної обробки, як і матеріали з графітоподібного нітриду бору. Це дозволяє виготовляти методами точіння і фрезерування різні деталі складної форми. Так, шляхом механічної обробки були виготовлені форсунки для плівкоутворюючих пристроїв розпилювання порошків алюмінієвого сплаву системи Al-Fe-Cr-Ti (рис. 19).

Ці деталі зберігали достатню міцність після багаторазового нагрівання в контакті із алюмінієвим розплавом та не піддавалися ерозії.

Оскільки композиційні матеріали на основі нітриду бору не змочуються розплавами алюмінієвих сплавів, їх можна також застосовувати як тиглі для лиття кольорових металів.

Із розроблених в роботі композитів були отримані підшипники, які випробувані і застосовуються в оглядових камерах електронно-променевих установок Науково-виробничого центру „Титан” ІЕЗ ім. Є.О.Патона НАНУ.

Наведені приклади використання і впровадження розроблених композитів свідчать про реальну перспективу їх експлуатації в металургійних технологіях і високотемпературній техніці.

Порівняльний аналіз властивостей розроблених матеріалів із характеристиками існуючих композитів на основі графітоподібного нітриду бору, які промислово виготовляються або запатентовані в різних країнах, показав, що запропоновані і досліджені в роботі нові композити мають значно вищі показники міцності, особливо при підвищених температурах (табл. 2).

Таким чином, в результаті проведених досліджень була розроблена дослідно-промислова технологія, за якою виготовлені вироби з нової композиційної кераміки на основі нітриду бору, що характеризуються високою густиною та підвищеною міцністю при високих температурах і рекомендується для застосування в металургійних технологіях і високотемпературній техніці.

Таблиця 2 - Порівняльна характеристика міцності матеріалів на основі нітриду бору.

Матеріал (марка)	Густина г/см3 або пористість, %	Міцність, МПа	Виробник, країна
BNГ з вмістом Si3N4, SiO2 * (11-16%)	1,87-1,98	56-70 при 20 0С 58-71 при 1400 0С	НВО “Технологія”, Росія
ВА-15Н та ВА-30Н з вмістом Al2O3(до 60%), SiO2(до 5%)	2,10-2,32 24-27%	44-63 при 200С	Pred Materials Intl Inc (NY, USA),
BN-5000 BN-6000	1,9 2,1	38 при 200С 60 при 200С	Sintec Keramik GmbH&Co KG (Germany),
BN з вмістом до 5% борної кислоти або борату кальцію	-	40-75 при 25 0С 6-11 при 15000С	International Ceramics Engineering (USA),
BN з вмістом до 4,5% борної кислоти	1,92	100 при 20 0С 8 при 1500 0С	Atomergic Chemetals Corporation (USA),
BN з вмістом плавленого муліту	до 20%	До 50 при 200С	Пат.5134098 США опубл.28.07.92 т.1140 №4
Розроблений матеріал: BN з вмістом муліту	2,17-2,19	100-120 при 20 0С 100-120 при 12000С 20-30 при 1500 0С	Запропоновані в дисертації і реалізовані в НТЦ „Композиційні матеріали” ІПМ НАНУ
Розроблений матеріал: BN з вмістом сіалону	2,1-2,35	120-140 при 20 0С 150-180 при 12000С 40-50 при 1500 0С

* Русанова Л.Н., Ромашин А.Г., Куликова Г.И.. Голубева О.П. Проблемы и перспективы развития керамики из нитрида бора//Порошковая металлургия. - 1988. - №1.- С. 23-31

ВИСНОВКИ

1. На підставі результатів аналізу досягнень в галузі розробки сучасних матеріалів з графітоподібного нітриду бору і проведених в дисертації досліджень розроблено склад композиційних матеріалів на основі нітриду бору із вмістом муліту і сіалону. Обґрунтовано, що введення до складу порошкової шихти на основі нітриду бору порошків оксидів (SiO2, Al2O3) та нітриду кремнію (Si3N4) створює умови для протікання в процесі гарячого пресування реакцій синтезу муліту та сіалону.

2. Вперше в системах BN-Al2O3-SiO2 та BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 проведено системне дослідження утворення муліту і сіалону на стадіях приготування та гарячого пресування порошкової шихти з компонентів цих систем. Встановлено, що при обробці порошкової шихти в атриторі в результаті процесів змінення розміру, форми та питомої поверхні частинок утворюються рівномірно розподілені агломеровані композиційні частинки з покращеними міжфазними контактами. Це полегшує процеси фазоутворення на стадії гарячого пресування та забезпечує рівномірний розподіл фаз в структурі композиту.

3. Встановлено, що при гарячому пресуванні композитів з утворенням рідкої фази в системі BN-Al2O3-SiO2 відбувається синтез муліту, а в системі BN-Al2O3-SiO2-Si3N4 - синтез певних фаз сіалону (Х-фаза, вґ-SiAlON, z=1,31 - 3,6), який проходить через стадію утворення муліту. Встановлено, що в результаті механо-хімічної обробки і подальшого гарячого пресування порошкової шихти, яка складається з компонентів досліджуваних систем, утворюється текстурована структура композиту, в якій частинки графітоподібного нітриду бору (наповнювач) зберігають характерну кристаломорфологію, а муліт і сіалон, що утворюються в процесі реакційного гарячого пресування як зернограничні фази, виконують роль матриці.

4. Обґрунтовано режими гарячого пресування та експериментально підтверджено, що реакції утворення муліту і сіалону в присутності рідкої фази знижують температуру гарячого пресування композитів на 200-300 0С, а тиску - на 10-20 МПа порівняно з процесами гарячого пресування графітоподібного нітриду бору.

5. Встановлено наступні особливості механізмів руйнування композиційної кераміки на основі нітриду бору в залежності від температури : в діапазоні температур 20-1200 0С руйнування носить, головним чином, крихкий характер, при цьому розшарування нітриду бору проходить по базисним площинам (001); при температурах вище за 1200 0С міцність композитів визначається в'язким характером руйнування за рахунок матричних фаз муліту і сіалону, які визначають характер вказаних механізмів руйнування та сприяють отриманню високих показників міцності композиційних матеріалів.

6. Запропоновано склад і енергозберігаючі режими реакційного гарячого пресування композитів на основі нітриду бору (температура 1700-1800 0С, тиск 15-20 МПа), що покладені в основу дослідно-промислової технології виробів, в тому числі крупногабаритних.

7. Розроблено нові вироби із композиційних матеріалів на основі графітоподібного нітриду бору, муліту і сіалону з високою щільністю, підвищеними міцністю при високих температурах та експлуатаційними характеристиками. Вони рекомендуються для застосування в металургійних технологіях і високотемпературній техніці.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Вишняков Л.Р Перспективні технології виготовлення композиційних матеріалів на основі тугоплавких сполук шляхом фазоутворення «in situ»/ Л.Р. Вишняков, О.В. Мазна, Л.М. Переселенцева, Б.М. Синайський // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - 2005.-№2.-С.132-135.

Особистий внесок дисертанта полягає в отриманні композиційних матеріалів реакційним гарячим пресуванням і аналізі переваг даного методу.

2. Вишняков Л.Р. Исследование структуры и высокотемпературной прочности композиционных материалов на основе нитрида бора / Л.Р.Вишняков, А.В.Мазная, Л.Н.Переселенцева, Б.Н.Синайський // Порошковая металургия. -2006.-№5/6.-С. 33-39.

Особистий внесок здобувача полягає в експериментальному виготовлені зразків і участі в аналізі отриманих властивостей.

3 L.R. Vishnyakov Structure features and fracture mechanisms of hexagonal boron nitride bazed composite materials / L.R.Vishnyakov, A.V.Mazna, B.M.Sinaiskiy, V.M.Vereschaka //Functional materials. - 2007.- №1.- Р. 99 - 103

Особистий внесок дисертанта полягає у визначенні особливостей механізмів руйнування в залежності від температури випробувань.

4 Вишняков Л.Р. Исследование влияния механической активации на процессы синтеза алюмосиликатов «in situ» в системе BN-Al2O3-SiO2-Si3N4/ Л.Р.Вишняков, А.В.Мазная, Т.В.Томила, Л.Н.Переселенцева//Порошковая металлургия -2008.-№7/8.-с. 3-9

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні особливостей впливу тривалості механічної обробки на характер структурних перетворень в шихті композитів.

5 Вишняков Л.Р. Влияние механо-химической обработки на структурообразование композиционных материалов системы BN-SiAlON”/ Л.Р. Вишняков, А.В. Мазная.// Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні -2008.-№2. - С.16-21

Особистий внесок здобувача полягає у дослідженні процесу утворення композиційних часток шихти.

6. Пат. 78558 Україна, МПК51 С04В35/583, С04В35/5835. Шихта для керамічного композиційного матеріалу/ Л.М. Переселенцева, О.В. Мазна, Г.К. Барщевська та інш.-; власник Інститут проблем матеріалознавства.- 20041109205; заявл. 9.11.2004; опубл. 10.04.2007, Бюл. № 4, 2007.

Дисертантом проведено патентний пошук та встановлено оптимальний склад шихти композиційної кераміки із підвищеною міцністю при високих температурах.

...