Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие различных отраслей новой техники и современной науки материаловедения, частью которой является физика твердого тела, связано с созданием и использованием высокотемпературных материалов, основой которых последние годы все чаше становятся тугоплавкие бескислородные соединения - бориды.
Обзор имеющейся периодической и патентной отечественной и зарубежной литературы показал наметившуюся четкую тенденцию на развитие работ по созданию твердых, сверхтвердых композиционных материалов на основе или с участием боридов для инструментальной и конструкционной керамики.
В области физики, кристаллофизики, кристаллохимии боридных и енлицидных фаз имеется большое число фундаментальных работ, среди которых заслуживает особого внимания исследования, выполненные в Институте проблем материаловедения АН Украины Г.В.Самсоновым, Т.И.Серебряковой, Л.А.Двориной, Т.Я.Косолаповой; в Львовском Университете Ю.Б.Кузьмой, Е.И.Гладышевским; Школой австрийских ученых под руководством Киффсра.
Все эти работы объединяет общая идея - получение данных о порошках, монокристаллах компактных, спеченных образцах с целью углубления представлений об электронном строении тугоплавких бескислородных соединений и физической их природе.
Развитие исследований в области боридов в последнее время идет, в основном, в направлении изучения физико-химических свойств бинарных, тройных и многокомпо-нентных систем. Варьирование состава соединений бора кремния с металлами открывает широкие возможности изменения их физических и химических свойств и получения материалов с заранее заданными свойствами.
Всесторонний подход к изучению' боридов и материалов на их основе, накапливание информации о свойствах поликристаллических, дисперсных порошков, монокристаллов боридов вот тот фундамент, на котором базируются физико-химические основы создания композиционных материалов со специальными свойствами
Разработка композиционных материалов на основе диборида хрома послужило основой хтя проведения комплексных физических, химических и механических исследований сложных боридных композиций.
Данные исследования выполнялись в Институте проблем материаловедения АН Украины, в лаборатории физико-химических исследований Волжского научно-исследовательского института абразивов и шлифования и на кафедре "Технология обработки и производства
материалов" Волжского инженерно-строительного институт; Волгоградской Государственной архитектурно-строительной академии < 1985 по 1998гг.
Цель работы - исследование и разработка физико-химических і технологических принципов образования композиционных материалов н; основе диборнда хрома.
Методы и средства исследований.
Экспериментальные исследования выполнены на современно.\
физическом оборудовании с применением новейших методи]
рентгенофазового, микрорентге-носпектрального, электронно
микроскопического, химичес-кого анализов. Оценка микромеханически: свойств проведена по известным и оригинальным методикам и; твердомере ПМТ-3 с автоматическим нагружением.
Тєорсгїгческие положеній базируются на научных положениях і
законах современного материаловедения, физики твердого тела
кристаллофизики, кристаллохимии, технологии машиностроения
математической статистики, математического и физической моделирования.
Научная новизна работы. Проведенные комплексны* теоретические и экспериментальные исследования, апробация и." результатов в производстве позволили решить актуальную научнук проблему, связашгую с разработкой новых композиционных материалов.
Установлены закономерности структурных и фазовые превращений, происходящих в процессе получения твердых растворов і системах CrB;-Si и CrB2-CrSi2 методом высокотемпературное твердофазного взаимодействия. Показано, что в случае взаимодействие диборнда хрома с кремнием наблюдается образование твердого раствор; замещения (кремний преимущественно замещает хром). В случае взаимодействия борида и силицида хрома проявляется способности атомов бора и кремния к взаимозамещаемости.
Подтверждено образование тройной фазы Cr5Si3B с преимущественным расположением ее в области межзеренных границ.
Установлено ограниченная растворимость в системе Cr-B-Si Впервые определены границы растворимости. Указано ш превалирующую роль кремния в диффузионных процессах, протекающю в системах CrB2-Si и CrB2-CrSi2.
Разработана физическая модель механизма твердофазны> превращений для сложных диффузионных процессов в композициях СгВ2-Si и CrB2-CrSi2, которая математически описана системой уравнений.
Изучено поведение материалов композиций CrB2-Si и CrB2-CrSi: при высоких температурах на воздлхе. Установлено повышение окалиностойкости композиций в области твердых растворов.
Изучены закономерности изменения микромеханичсских свойств композиционных материалов в широком концентрационном интервале составов.
Проведена оценка абразивных свойств композиционных материалов CrB2-Si и CrB;-CrSi:.
Практическая ценность работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны принципы образования композиционных материалов на основе днборида хрома, показана возможность их использования в качестве основы при разработке абразивных и высокоизносостойких композиций.
Реализация результатов работы. Создана серия материалов для изготовления абразивного инструмента - суперфинишных шлифовальных брусков. Композиционные материалы прошли производственные испытания на Волжском подшипниковом заводе.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на IV. научной конференции "Методы получения, свойства и области применения тугоплавких карбидов и сплавов на их основе" (Волжский, 1982г.); научных конференциях "Бориды и материалы на их основе" (Киев, 1986г., Черкассы, 1990г.); научных семинарах ВНИИАШ, научных семинарах Института проблем материаловедения АН Украины, г. Киев.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, получено 3 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения. семи глав, списка литературы (121 наименование), 1 приложения, содержігг 117 страниц .машинописного текста. 48 рисунков, 17 таблиц.
