Optimization of the Composition and Process of Preparation of Hot-pressed Ceramics with Increased Characteristics Based on Boron Carbide

Abstract

Визначено оптимальний склад та умови отримання гарячепресованої кераміки на основі порошків технічного карбіду бору, яка має високі фізико-механічні властивості і може ефективно використовуватись в екстремальних умовах експлуатації. Експериментально встановлено вплив активуючих домішок у вигляді оксидів до складу вихідної шихти на формування структури композиційного матеріалу в процесі гарячого пресування. Виконано рентгено-дифракційний аналіз гетерофазної кераміки, яка утворюється при цьому, та показано, що в процесі гарячого пресування кераміки утворюються бориди відповідних оксидів, має місце рафінування кераміки з виникненням вторинних структур, а гетерогенний стан утворюваної кераміки забезпечує отримання високого рівня структурних характеристик. Показано, що застосування активуючих домішок у вигляді оксидів Cr2O3, TiO2 і SiO2 забезпечує можливість використання промислових технічних порошків карбіду бору з великим вмістом вільного вуглецю в процесі отримання кераміки з дрібнозеренною структурою та високим рівнем механічних властивостей (Gзг = 600-800 МПа) в широкому інтервалі температур гарячого пересування.

The optimal composition and conditions for obtaining hot-pressed ceramics based on powders of technical boron carbide, which has high physical and mechanical properties and can be effectively used in extreme operating conditions, are determined. The influence of activating impurities in the form of oxides in the composition of the initial charge on the formation of the composite material structure in the process of hot pressing is experimentally established. X-ray diffraction analysis of heterophase ceramics which is formed is carried out and it is shown that in the process of hot pressing of ceramics, borides of the corresponding oxides are formed, refining of ceramics with the emergence of secondary structures takes place, and heterogeneous state of the formed ceramics provides a high level of structural characteristics. It is established that the use of activating impurities in the form of Cr2O3, TiO2 and SiO2 oxides provides the possibility of using industrial technical powders of boron carbide with high free carbon content in the production of ceramics with fine-grained structure and high mechanical properties (Gzg = 600-800 MPa) in a wide temperature range.