ОСОБЕННОСТИ SPS-СПЕКАНИЯ ЗАГОТОВОК ПОРОШКА ИЗ КАРБИДА БОРА, ПОЛУЧЕННОГО РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ

Наиболее перспективными для получения высокодисперсного нанопорошка карбида бора являются применение механохимического и СВС-методов. При оптимальных условиях реализации процессов синтезированные фазы находятся в ультрадисперсном состоянии с высокоразвитой поверхностью границ зерен и субзерен с нано- или микрокристаллическим типом структуры, что позволит повысить его плотность после виброуплотнения, тем самым снизить скорость выгорания и замедлить снижение поглощающих свойств под действием нейтронного облучения. Продукты механохимического синтеза и СВС-метода имеют заданный состав и специфическое структурное состояние и относятся к быстро-протекающим твердофазным реакциям. В данной работе использованы порошки карбида бора, получен-ные механохимической обработкой, СВС-методом, восстановлением углеродом сажи и бора аморфного, а также карбида бора, полученного непосредственно в процессе SPS-спекания. Целью работы явилось определение оптимальных режимов SPS - спекания и исследование струк-туры и свойств спеченных заготовок карбида бора из порошков, полученных вышеуказанными методами. В качестве исходных материалов для синтеза карбида бора механохимическим методом, восста-новлением углеродом с последующим дроблением и измельчением, СВС-методом использовали сажу марки ПМ - 15 и бор аморфный марки А, взятых в стехиометрическом соотношении. SPS-спекание синтезированных вышеуказанными способами порошков карбида бора проводили на установке искрового плазменного спекания Spark Plasma Sintering (SPS) - Labox 650 в графитовых мат-рицах диаметром 15 мм, в вакууме, при давлении 25… 50 МПа. В процессе исследования структуры заготовок из порошков В4С, полученных механосинтезом, СВС-методом, восстановлением углеродом, а также получаемый в процессе SPS-спекания из смеси сажи и бора аморфного установлены рациональные режимы SPS-спекания для каждого используемого порошка. Наибольшее значение относительной плотности достигнуто при SPS-спекании заготовок из порошков В4С, полученных механосинтезом и СВС-методом.

порошки, сажа, бор аморфный, механохимический синтез, рентгеноаморфный карбид бора, поглощающие элементы, СВС-метод, SPS- спекание, электронная микроскопия, структура, powders, carbon char, amorphous boron, mechanochemical synthesis, X-ray amorphous boron carbide, SHS method, SPS sintering, electronic microscopy, structure

1. Sickafus Kurt E., Grimes Robin W., Valdez James A., Cleave Antony, Ming Tang, Ishimaru Manabu, Corish Siobhan M., Stanek Christopher R. & Uberuaga Blas P. Radiation-induced amorphization resistance and radiation tolerance in structurally related oxides // Nature Materials. 2007. No. 6. P. 217 - 223.

2. Сравнительные характеристики поглощающих кластерных сборок ВВЭР-1000 и PWR / В.Д. Рисованый, Е.Е. Варлашова, С.Р. Фридман, В.Б. Пономаренко, А.В. Щеглов //Атомная энергия. 1998. Т. 84. Вып. 6. С. 508-513.

3. Munir, Z. A. The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method / Z. A.Munir, U. Anselmi-Tamburini, and M. Ohyanagi // J. Mater. Sci. 2006. V. 41. P.763-777.

4. Chaim, R. Densification mechanisms in spark plasma sintering of nanocrystalline ceramics / R. Chaim // Mater. Sci Eng. A. 2007. V. 443. P. 25-32.

5. Zhang, L. M. Fabrication of B-C ceramics by reactive synthesis and densification using spark plasma sintering / L. M. Zhang, S. Zhang, Q. Shen, C. B. Wang, L. Li // Global Road map of Ceramics - ICC 2 Proceedings. Verona, 2008.

6. Nefedova, E. Research Hightem-perature Consolidation of Nanostructured Bimodal Materials / E. Nefedova, E. Aleksandrova, E. Grigoryeva, E. Olevsky // Physics Procedia. 2015. V. 72. P. 390-393.

7. Андриевский Р. А. Микро- и наноразмерный карбид бора: синтез, структура и свойства // Успехи химии. 2012. Т. 81(6). С. 549-559.

8. Moshtaghiouna B. M. Effect of spark plasma sintering parameters on microstructure and room-temperature hardness and toughness of fine-grained boron carbide (B4C) / B. M. Moshtaghi-ouna, F. L. Cumbrera-Hernándeza, D. Gó-mez-Garcíaa, S. de Bernardi-Martína, A. Domínguez-Rodrígue-za, A. Monshib, M. H. Abbasib // J. of the Eur. Cer. Soc. 2013. V. 33.- I 2. P. 361-369.

9. Fridman S.R., Risovany V.D.et al. Radiation stability of WWER-1000 CPS AR absorber element with boron carbide, VANT. 2001. No2. S: Physics of radiation damages and radiation science of materials. P.84-90.

10. Применение нанопорошков оксидов и их композиций в технологии керамики / Е.С. Лукин, Н.А. Попова, Л.Т. Пав-люкова, С. Н. Санникова // Конструкции из композиционных материалов. 2014. № 3. С. 28-32.

11. Moshtaghioun, B. M. High-temperature deformation of fully-dense finegrained boron carbide ceramics: Experimental facts and modeling / B. M. Moshtaghioun, D. Gómez García, A. Domínguez Rodríguez. // Materials & Design. 2015. V. 88. P. 287-293.

12. Халамейда С.В. Некоторые новые подходы при механохимическом синтезе нанодисперсного титаната бария // Nano-systems, Nanomaterials, Nanotechnologies. Киев, 2009. Т. 7. No 3. С.911-918.

13. Xue J., Wang J., Wan D. // J. Amer. Ceram. Soc. 2000.Vol. 83. No. 1. P. 232-234.

14. Lyashenko L. P., Shcherbakova L. G., Kolbanev I.V., Knerel’man E. I., Davydova G. I. Mechanism of Structure Formationin Samarium and Holmium Titanates Prepared from Mechanically Activated Oxides.//ISSN 0020-1685, Inorganic Materials. 2007. Vol. 43. No. 1. P. 46-54.

15. Lyashenko L.P., Shcherbakova L.G., I.V. Kolbanev, E.I. Knerel’man, G.I. Davydova, published in Neorganicheskie Materialy. 2007. Vol. 43. No. 1.

16. Спектры комбинационного рассеяния поликристаллических нано-трубок титаната висмута / А.С. Анохин, Н.В. Лянгузов, С.Б.Рошаль, Ю.И. Юзюк, Wen Wang // Физика твердого тела. 2011. Т.53, вып.9. С.1968-1772.

17. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. М.:Техносфера, 2004. 256 с.

18. Свойства твердого сплава ВК6, полученного из СВС-порошка карбида вольфрама / В.С. Панов, Ж.В. Еремеева, Е.В. Агеев, Е.Л. Нарбаев, Ю.Ю. Капланский // Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. Т. 1. № 3 (60). С. 32-35.