Механічне леґування еквімолярних сумішей TiC–VN і TiN

Механічне леґування еквімолярних сумішей TiC–VN і TiN–VN

Н. М. Білявіна, В. В. Курилюк, В. В. Дібров, А. М. Курилюк

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна

Отримано: 27.06.2024; остаточний варіант - 20.11.2024. Завантажити: PDF

З використанням комплексу методів Рентґенової дифрактометрії (Рентґенової фазової аналізи, рентґеноструктурної аналізи, визначення розмірів кристалітів і мікронапружень у кристалічній ґратниці тощо) проведено дослідження покроково відібраних продуктів механохемічної (МХ) синтези у високоенергетичному планетарному млині двох еквімолярних сумішей TiC–VN і TiN–VN. В результаті показано, що в ході МХ-оброблення кристалічні структури VN-, TiN- і TiC-фаз зазнають істотних структурних перетворень, а саме, під дією ударного навантаження в структурах фаз частина атомів Ванадію чи то Титану переміщується зі своїх положень у тетраедричні пори, а частина зазначених атомів залишає відповідні ґратниці з формуванням окремих кластерів у реакційній зоні млина. Ці процеси ведуть до істотного накопичення в структурах фаз точкових дефектів у вигляді вакансій у металевих підґратницях VN, TiN, TiC й у вигляді занурених у кристалічні ґратниці атомів Титану чи то Ванадію. Збільшення долі зазначених точкових дефектів супроводжується збільшенням у фазах мікронапружень. В цілому наявність великої долі накопичених вакансій і певної долі кластерів атомів Ванадію та Титану, сформованих у реакційній зоні млина, створює передумови для подальшого утворення взаємних твердих розчинів заміщення. Показано, що ступінь впливу МХ-оброблення зменшується в ряду VN → TiN → TiC, що цілком пояснюється такими характеристиками цих фаз як величина енергії дисоціяції, модуль пружности та величина термічної провідности. Одержана в роботі МХ-активована дрібнодисперсна (розмір кристалітів — до 20 нм) суміш TiC–VN може бути рекомендованою в якості леґувальної добавки для поліпшення функціональних характеристик стопів медичного титану.

Ключові слова: механохемічна синтеза, карбід, нітрид, кристалічна структура, Рентґенова дифракція.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i01/0025.html

PACS: 61.05.cp, 61.66.Dk, 61.66.Fn, 61.72.jd, 81.05.Je, 81.20.Ev, 81.20.Wk

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

H. O. Pierson, Handbook of Refractory Carbides and Nitrides: Properties, Characteristics, Processing and Applications (William Andre: 1996).
B. Mazumder and A. L. Hector, J. Mater. Chem., 19, Iss. 27: 4673 (2009).
L. Toth, Transition Metal Carbides and Nitrides (Academic Press: 2014).
S. A. Rasaki, B. Zhang, K. Anbalgam, T. Thomas, and M. Yang, Prog. Solid State Chem., 50: 1 (2018).
M. Mhadhbi and M. Driss, J. Brilliant Eng., 2: 1 (2021).
P. Patsalas, N. Kalfagiannis, S. Kassavetis, G. Abadias, D. V. Bellas, Ch. Lekka, and E. Lidorikis, Mater. Sci. Eng. R, 123: 1 (2018).
M. Idrees, A .Mukhtar, Ata-ur-Rehman, S. M. Abbas, Q. Zhang, and X. Li, Mater. Today Commun., 27: 102363 (2021).
S. Mahadik, S. Surendran, J. Y. Kim, G. Janani, D. K. Lee, T. H. Kim, J. K. Kim, and U. Sim, J. Mater. Chem. A, 10, Iss. 28: 14655 (2022).
A. Aramian, Z. Sadeghian, M. Narimani, N. Razavi, and F. Berto, Int. J. Refract. Metals Hard Mater., 115: 106320 (2023).
K. V. Slipchenko, V. Z. Turkevich, V. M. Bushlya, and J.-E. Ståhl, Porodorazrushayushchiy i Metaloobrabatyvayushchiy Instrument—Tekhnika i Tekhnologiya ego Izgotovleniya i Primeneniya, Iss. 22: 254 (2019) (in Ukrainian).
H. C. Man, S. Zhang, F. T. Cheng, and T. M. Yue, Scripta Mater., 44, Iss. 12: 2801 (2001).
W. H. Wei, Z. N. Shao, J. Shen, and X. M. Duan, Mater. Sci. Technol., 34, Iss. 2: 191 (2018).
K. Slipchenko, V. Bushlya, D. Stratiichuk, I. Petrusha, A. Can, V. Turkevich, and F. Lenrick, J. Eur. Ceram. Soc., 42, Iss. 11: 4513 (2022).
K. V. Slipchenko, I. A. Petrusha, V. Z. Turkevich, D. A. Stratiichuk, V. M. Slipchenko, N. M. Bilyavina, D. V. Turkevich, V. M. Bushlya, and J.-E. Stah, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 4: 1599 (2019) (in Ukrainian).
N. M. Belyavina, V. Z. Turkevich, A. M. Kuryliuk, D. A. Stratiichuk, and O. I. Nakonechna, Dopovidi Natsional’noyi Akademiyi Nauk Ukrayiny, No. 4: 33 (2024) (in Ukrainian).
N. Belyavina, O. Nakonechna, A. Kuryliuk, P. Kogutyuk, D. Stratiichuk, and V. Turkevich, Mater. Proc., 14, Iss. 1: 16 (2023).
T. G. Avramenko, A. M. Kuryliuk, O. I. Nakonechna, and N. N. Belyavina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 6: 713 (2022).
N. N. Belyavina, V. Z. Turkevich, A. M. Kuryliuk, D. A. Stratiichuk, O. I. Nakonechna, T. G. Avramenko, and P. P. Kogutyuk, Dopovidi Natsional’noyi Akademiyi Nauk Ukrayiny, No. 6: 54 (2022) (in Ukrainian).
M. Dashevskyi, O. Boshko, O. Nakonechna, and N. Belyavina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 4: 541 (2017).