науч. сотрудник лаборатории физического материаловедения,
142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Research scientist , Laboratory of materials science,
142432, Moscow region, Chernogolovka, Academician Osipyan str., 8
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории рентгеноструктурных исследований
Cand. Sci. (Chem.), Senior research scientist, X-Ray diffraction investigation laboratory
докт. хим. наук, гл. науч. сотрудник лаборатории самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
Dr. Sci. (Chem.), Chief research scientist, Self-propagating high-temperature synthesis laboratory
науч. сотрудник лаборатории физического материаловедения
Research scientist, Laboratory of materials science
канд. техн. наук, зав. лабораторией рентгеноструктурных исследований
Cand. Sci. (Tech.), Head of Laboratory X-ray diffraction investigation laboratory
канд. техн. наук, зам. директора ИСМАН, зав. лабораторией физического материаловедения
Cand. Sci. (Tech.), deputy Director, Head of Laboratory of materials science
В работе исследованы структура, фазовый состав и электропроводность композиционной керамики на основе TiB2–AlN– BN, полученной методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Измерения зависимости удельного электросопротивления от температуры проводились в диапазоне Т = 300÷1300 K в вакууме 2·10–3 Па по стандартной 4-точечной методике на постоянном токе. Установлено, что с повышением содержания TiB2 в исходной смеси от 60 до 80 мас.% и снижением концентрации Al от 20 до 40 мас.% содержания TiN и ВN в продуктах синтеза увеличиваются, а TiB2 и AlN уменьшаются вследствие реагирования TiB2 с азотом. Снижение концентрации Al в исходной смеси приводит к уменьшению содержания AlN в продуктах синтеза. Полученные результаты показали несовпадение кривых электросопротивления ρ(Т) при цикле нагрев–охлаждение для всех составов керамики, что связано с изменением зоны контактов проводящих фаз в области Т = 800÷1200 К. Обнаружены три характерных температурных области: (I) от 300 до 800 К, когда значения ρ монотонно возрастают с повышением температуры, при этом кривые ρ(Т) нагрева и охлаждения полностью совпадают; (II) при Т = 800÷1200 К поведение электросопротивления меняется – его значения сильно зависят от режима термообработки образца; (III) при Т > 1200 К наблюдается совпадение кривых нагрева–охлаждения.
The paper studies the microstructure, phase composition, and electrical conductivity of TiB2–AlN–BN-based composite ceramics obtained by self-propagating high-temperature synthesis (SHS). Electrical resistivity dependence on temperature was measured in the range Т = 300÷1300 K in a vacuum of 2·10–3 Pa using a standard 4-point DC technique. It is found that higher TiB2 content in the initial composition (from 60 to 80 wt.%) and lower Al content (from 20 to 40 wt.%) results in increased TiN and BN content in synthesis products, and decreased TiB2 and AlN content as a result of TiB2 reaction with nitrogen. Lower Al content in the initial mixture leads to lower AlN content in synthesis products. According to the results obtained, electrical resistivity curves are inconsistent during the «heating–cooling» cycle for all ceramic compositions due to changes in the contact zone of conducting phases in the temperature range Т = 800÷1200 К. Three specific temperature ranges were identified: (I) 300 to 800 K when ρ values increase monotonically with increasing temperature, while heating and cooling ρ(Т) curves coincide completely; (II) Т = 800÷1200 К when electrical resistivity behavior varies – its values strongly depend on the sample heat treatment mode; (III) Т > 1200 К, when coincidence of heating-cooling curves is observed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.