Исследование  процесса компактирования нано- и микропорошков карбида кремния в аппарате высокого давления

А. П. Гаршин; С. П. Богданов; В. А. Пономаренко

doi:10.17073/1997-308X-2015-2-15-20

Исследование процесса компактирования нано- и микропорошков карбида кремния в аппарате высокого давления

А. П. Гаршин, С. П. Богданов, В. А. Пономаренко

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-2-15-20

Полный текст:

PDF (Rus)

Аннотация

Представлены результаты исследования процесса компактирования (спекания) в аппарате высокого давления модели ДО-138 нано- и микропорошков карбида кремния. Режимы компактирования для обоих видов материалов были одинаковы (давление 3,5–4,0 ГПа, температура 1600–1700 °С, время выдержки 10 с). Рассмотрено также влияние плакирования нано- и микропорошков SiC титаном и нитридом титана на свойства компактов (спеков), полученных при тех же режимах спекания. Установлено, что при компактировании нанопорошка карбида кремния получаемые спеки отличаются более высокими плотностью, твердостью и более низкой пористостью по сравнению с образцами из микродисперсного технического карбида кремния. Высокая активность титана по отношению к SiC позволяет химически связать зерна последнего за счет образования между ними промежуточных слоев из соединений титана. В результате образующаяся керамика обладает высокими плотностью, твердостью и износостойкостью. Износостойкость синтезированных композитов на основе нано-SiC в 4,5 раза выше, чем у поликристаллического материала из микропорошка карбида кремния.

Ключевые слова

нанокарбид кремния, микропорошок, нанопорошок карбида кремния, компактирование, спекание, нанопокрытие, титан, нитрид титана

Об авторах

А. П. Гаршин

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (СПбГПУ) Санкт-Петербургский государственный технологический институт (СПбГТИ) (технический университет) ООО «ВИРИАЛ», г. Санкт-Петербург
Россия

докт. техн. наук, проф., ст. науч. сотрудник кафедры математики и естественнонаучных дисциплин СПбГПУ (195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29).

С. П. Богданов

канд. техн. наук, доцент кафедры теоретических основ материаловедения СПбГТИ(ТУ) (119013, г. Санкт-Петербург, Московский пр-т, 26).

В. А. Пономаренко

канд. техн. наук, зам. главного технолога ООО «ВИРИАЛ» (194156, г. Санкт-Петербург, пр-т Энгельса, 27)

Список литературы

1. Xie Y., Llewellyn R.J., Stiles D. // Wear. 2001. Vol. 250. Р. 88—99.

2. Злобин С.Б., Батраев И.А., Ульяницкий В.Ю., Штерцер А.А. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 5. С. 20—24.

3. Лахоткин Ю.В., Кузьмин В.П., Душик В.В., Рыбкина Т.В. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 6. С. 9—15.

4. Наноструктурные покрытия / Под ред. А. Кавалейро, Д. де Хоссона М.: Техносфера, 2011.

5. Lusk D., Gore M., Boardman W. et al. // Diamond and Related Mater. 2008. Vol. 17. Р. 1613—1621.

6. Casserly T., Boinapally K., Oppus M. et al. / Investigation of DLC-Si Film Deposited Inside a 304SS Pipe Using a Novel Hollow Cathode Plasma Immersion Ion Processing Method // Proceedings of the Society of Vacuum Coaters: 50-th Annual Technical Conf. Proceedings ( April 28—May 3, 2007). Louisville, KY, 2007. Р. 59—62.

7. URL: https://www.researchgate.net/publication/237296854_A_Novel_Corrosion_and_Abrasion_Resistant_Internal_Coating_Method_with_Improved_Adhesion_Using_Hollow_Cathode_PECVD_Technology. (Дата обращения 15.05.015).

8. Wei R. Plasma Surface Engineering Research at SwRI and its Practical Applications for Extreme Environments // http://www.meeting.edu.cn/meeting/webmedia/jingpin/icse2011/pic/abstract.pdf. (Дата обращения 18.05.15).

9. Wei R., Rincon C., Coulter K.E., Miller M. // URL: http://www.swri.org/3pubs/ttoday/Winter11/PDFs/ImprovingSurfaceProperties.pdf. (Дата обращения 08.05.15).

10. Fundis M., Knoch H. Diamond-like carbon coatings — tribological possibilities and limitations in applications on sintered silicon carbide bearing and seal face // Proc. 14-th Inter. Pump Users Symp. (September 24—27, 2012). Houston, Texas, 1997. С. 93—98.

11. Xiang Yu, Yang Liu, Lei Ma et al. // Vacuum. 2013. Vol. 94. Р. 53—56.

12. Robertson J. // Mater. Sci. Eng. 2002. Vol. 37. Р. 129—281.

13. Де Хоссон Д.Т.М., Карвальо Н.Д.М., Пей Ю., Гальван Д. // Наноструктурные покрытия / Под ред. А. Кавалейро, Д. де Хоссона. М.: Техносфера, 2011. С. 182—263.

14. Kouya Oohira. Characteristics and Applications of DLC // URL: http://www.ntn.co.jp/english/products/review/pdf/NTN_TR77_en_p090_095.pdf. (Дата обращения 08.05.15).

15. Chi-Lung Chang, Da-Yung Wang // Diamond and Related Mater. 2001. Vol. 10. Р. 1528—1534.

16. Podgursky V., Torp B., Traksmaa R. et al. // Mater. Sci. (Medziagotyra). 2005. Vol. 11, № 4. Р. 352—355.

17. Forsich C., Heim D., Dipolt C., Müller T. et al. // Surface Coat. Technol. 2012. Vol. 241, № 1. P. 86—92.

18. Birney R., Placido F. Modified Diamond-Like Carbon Multilayer Coatings on Metallic Substrates Produced by Pulsed-DC Hollow Cathode PECVD // Proceedings of the Society of Vacuum Coaters: 55-th Annual Technical Conference Proceedings (April 28—May 3, 2012 ). Santa Clara, CA, P. 586—592.

19. Joost Vlassak. Thin Film Mechanics // URL: http://www.mrsec.harvard.edu/education/ap298r2004/Vlassak%20AP298presentation.pdf. (Дата обращения 15.05.15).

20. Ferrari A.C., Rodil S.E., Robertson J., Milne W.I. // Diamond and Related Mater. 2002. Vol. 11. Р. 994—999.

21. Ferrari A.C., Kleinsorge B., Morrison N.A. et al. // J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85, № 10. Р. 7191—7197.

22. Овидько И.А. Наноструктурные покрытия / Под ред. А. Кавалейро, Д. де Хоссона. М.: Техносфера, 2011. С. 108—140.

23. Polok-Rubiniec M., Dobrzański L.A., Adamiak M. // J. Achievements in Mater. and Manufact. Eng. 2007. Vol. 20, № 1-2. Р. 279—282.

24. Benkahoul M., Robin P., Martinu L., Klemberg-Sapieha J.E. // Surface Coat. Technol. 2009. Vol. 203. Р. 934—940.

25. Bemporad E., Sebastiani M., Casadei F., Carassiti F. // Surface Coat. Technol. 2007. Vol. 201. Р. 7652—7662.

26. Forsich C., Heim D., Mueller T. // Surface Coat. Technol. 2008. Vol. 203. Р. 521—525.

27. Silva W.M., Trava-Airoldi V.J., Chung Y.W. // Surface Coat. Technol. 2011. Vol. 205. Р. 3703—3707.

28. Tsugawa K., Kawaki S., Ishihara M., Hasegaway M. // Jap. J. Appl. Phys. 2012. Vol. 51. Р. 090122 1—6.

29. Pang X., Volinsky A.A., Gao K. Water Effects on Adhesion and Wear Resistance of Chromium Oxide Coatings // URL: http://eng.usf.edu/~volinsky/PangNACE08.pdf. (Дата обращения 15.05.15).

30. Volinsky A.A., Waters P. Novel adhesion test for environmentally assisted fracture in thin films // URL: http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a456175.pdf. (Дата обращения 15.05.15).

31. Drees D., Celis J.-P. Tribocorrosion – Combined effects of wear and corrosion in aqueous environments // URL: http://www.irg-woem.org/pdfs/15.pdf. (Дата обращения 15.05.15).

32. Jin Woo Yi, Se Jun Park, Myoung-Woon Moon et al. // Appl. Surface Sci. 2009. Vol. 255. Р. 7005—7011.

33. Ronkainen H., Varjus S., Holmberg K. // Wear. 2001. Vol. 249. Р. 267—271.

34. Haque T., Ertas D., Ozekcin A. et al. // Wear. 2013. Vol. 302, № 1—2. Р. 882—889.

35. Luca Nobili, Luca Magagnin // Trans. Nonferrous Metal. Soc. China. 2009. Vol. 19. Р. 810—813.

36. Wu X., Ohana T., Nakamura T., Tanaka A. // Wear. 2010. Vol. 268, № 1—2. Р. 290—334.

37. Pang X., Yang H., Gao K. et al. // Thin Solid Films. 2011. Vol. 519. Р. 5353—5357.

38. Pang X., Yang H., Shi S. et al. // J. Mater. Res. 2010. Vol. 25, № 11. P. 2159—2165.

39. Zhang S., Lam Bui X., Fu Y. et al. // Diamond and Related Mater. 2004. Vol. 13. Р. 867—871.

40. Zhi-qiang Fu, Cheng-biao Wang, Wei Zhang et al. // Mater. Design. 2013. Vol. 51. Р. 775—779.

41. Wen Yue, Song Wang, Zhiqiang Fu et al. // Surface Coatings Technol. 2013. Vol. 218. Р. 47—56.

Для цитирования:

Гаршин А.П., Богданов С.П., Пономаренко В.А. Исследование процесса компактирования нано- и микропорошков карбида кремния в аппарате высокого давления. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2015;(2):15-20. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-2-15-20

For citation:

Garshin A.P., Bogdanov S.P., Ponomarenko V.A. Investigation into Compacting the Nanopowders and Micropowders of Tungsten Carbide in a High-Pressure Apparatus. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2015;(2):15-20. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-2-15-20

ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)

Логин
Пароль
	Запомнить меня

Войти

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya