Диборид титана

Образцы В4С из исходных порошков готовили горячим прессованием в среде аргона при температуре 2270 К в течение 900 с под давлением 1800 МПа. Образцы из диборида титана приготовлены горячим прессованием при температуре 2600 К в течение 300 с под давлением 1200 МПа. [c.56]

В композите Ti—В до отжига имелся слой продукта реакции (диборида титана) толщиной от 0,05 до 0,15 мкм в композите [c.210]

Связь, обусловленная обменными химическими реакциями, является разновидностью только что рассмотренного типа. В этом случае общая химическая реакция может быть представлена последовательностью нескольких реакций, одна из которых будет контролировать скорость образования связи. При обменных реакциях один из элементов легированной матрицы или волокна обменивается местами с элементом, входящим в состав продукта реакции. Подобная связь устанавливется при взаимодействии борного волокна с титановой матрицей, легированной алюминием. При этом происходит обмен местами между титаном матрицы и алюминием в дибориде титана. [c.59]

Как правило, легирующие элементы снижают константу скорости образования диборида титана, поэтому соответствующим легированием матрицы можно создать специальный сплав, в котором реакция с борным волокном будет заторможена. На графике рис. 24 иллюстрируется влияние некоторых легирующих элементов на константу k при температуре 760° С. Кремний и олово не влияют на константу k медь и германий понижают ее пропорционально их содержанию в твердом растворе. Сложное влияние оказывает молибден, алюминий и ванадий. По степени эффективности снижения константы на первом месте стоит ванадий, причем, как видно,минимальное значение константы достигается в сплаве Ti—40% V. [c.68]

Рост диборида титана происходит вследствие диффузии атомов бора к поверхности раздела матрица—диборид. При рассмотрении [c.68]

Следует выделить три участка на кривой зависимости прочности борных волокон от толщины зоны взаимодействия. На первой стадии (участок 1) деформация до разрушения (прочность) волокон не зависит от толщины слоя диборида, так как разрушение волокон определяется собственной популяцией дефектов. Первая критическая толщина Хкр = 1000 А. Интересно отметить, что высокопрочные борные волокна более чувствительны к реакции взаимодействия, так как Хкр уменьшается с повышением прочности волокон (участок/ ). Вторая критическая толщина для рассматриваемого случая равна 5000 А. Прочность борных волокон снижается пропорционально lYх пр и изменении толщины слоя продуктов реакции от 1000 до 5000 А (участок 2). Разрушение волокон на этой стадии инициируется трещинами в боридном слое. Участок 3 кривой при толщинах зоны взаимодействия свыше 5000 А соответствует одновременному разрушению слоя диборида и волокон при постоянной деформации 0,25, равной деформации до разрушения массивного диборида титана (см. табл. 10). [c.75]

Удельное электросопротивление боридов с повышением температуры увеличивается так, например, электросопротивление диборида титана изменяется следующим образом [c.414]

Бора и титана над диборидом титана Лантана и бора над гексаборидом лантана [c.415]

Механические свойства боридов недостаточно изучены, особенно в области высоких температур. Зависимость прочности при сжатии и изгибе, а также модули упругости диборида титана от температуры приведены в табл. 9. [c.415]

Изменение прочностных свойств диборида титана в зависимости от температуры [c.415]

Из группы боридов особое значение в технике имеют дибориды титана, циркония, хрома и молибдена, применяемые для изготовления износостойких, коррозионно-стойких и жаропрочных деталей. [c.162]

В алюминиевых, магниевых и титановых сплавах жаропрочность обеспечивается их армированием тугоплавкими непрерывными волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия. Особенностью таких волокнистых материалов является малая скорость разупрочнения во времени с повышением температуры. [c.235]

Инденторы испытывали при определении твердости горячепрессованных образцов карбида вольфрама. Плоскости образцов перед нанесением отпечатков подготавливали таким же образом,как и для металлографических исследований. Процесс испытания осуществляли ступенями через 100—200 К при неизменном времени приложения нагрузки в 10 Н к образцу в течение 60 с. При температурах от 290 до 1100 К в качестве материала индентора применялся алмаз, а при температурах от 1300 до 2170 К — карбид бора и диборид титана. [c.57]

Вершина индентора из диборида титана сплющилась при температуре 1770 К вследствие падения твердости TiBj при этой температуре. [c.57]

Снайд [35] изучал совместимость изготовленных им волокон диборида титана с титаном. Совместимость в данной системе оказалась существенно выше, чем в системе титан —бор, однако в дальнейшем это направление не развивалось под действием ряда факторов. Главный из них — низкая прочность и высокая плотность волокон диборида титана. Поэтому основное внимание стали уделять второму и третьему из перечисленных выше направлений. Разработка покрытий, особенно для высокотемпературных применений, связана с трудностями, поскольку при наличии покрытия вместо одной поверхности раздела появляются две. Однако удачный выбор покрытия, совместимого с упрочнителем, позволяет свести проблему совместимости матрицы с волокном к совместимости матрицы с покрытием. С этой точки зрения волокна бора с покрытием из карбида кремния (торговое наименование борсик ) должны взаимодействовать с титаном так же, как карбид кремния. Значит, поверхность раздела должна удовлетворять тем же гЬизико-химическим требованиям, и в дальнейшем обсуждение может быть ограничено характеристиками композитных систем либо типа матрица — покрытие, либо типа матрица — волокно. В табл. 1 есть примеры системы, в которой волокно защищено покрытием (алюминий — бор, покрытый нитридом бора), и системы, в которой, как полагают, покрытие взаимодействует с матрицей так же, как волокно (система алюминий — карбид кремния, характеризующая поведение системы алюминий — бор, покрытый карбидом кремния). [c.28]

Стабильность поверхности раздела является основным физикохимическим требованием, выполнение которого обеспечивает высокую эксплуатационную надежность композита. Выполнение этого требования зависит, в свою очередь, от условий нагружения. Установлено, например, что прочность при продольном нагружении композитов Ti70A — В может быть полностью реализована лишь при толщине реакционной зоны (диборида титана) менее [c.30]

Основные исследования реакции борных волокон с титаном и его сплавами выполнены в работах [6, 20, 38, 40, 42]. При изучении реакции бора со сплавом Ti-8Al-lMo-lV Блэкберн и др. [6] обнаружили, что практически единственным продуктом реакции является диборид титана TiB2. Данные о скорости реакции были получены из измерения толщины слоя этого соединения. Исследование было выполнено в интервале температур 923—1273 К с выдержкой вплоть до 200 ч. Толщина слоя диборида изменялась приблизительно от 1 до 9 мкм. В табл. 2 приведены для сравнения результаты данного исследования и других работ. Как видно, скорость реакции взаимодействия со сплавами меньше, чем с чистым титаном. [c.107]

Ранее уже упоминался один из эффектов влияния легирующих элементов матрицы на взаимодействие с волокном. Он связан с оттеснением алюминия фронтом растущего диборида титана в матрице из сплава Ti-8Al-lMo-lV (рис. 1). Для проведения полного термодинамического анализа этого эффекта имеющихся данных недостаточно, однако из общих соображений можно предположить, что только дибориды циркония и гафния немного стабильнее ИВг- Дибориды элементов пятой группы периодической системы, видимо, менее стабильны, а дибориды элементов шестой группы еще менее стабильны. Действительно, энтальпия образования для диборидов элементов четвертой группы составляет 293—335 кДж/моль и уменьшается до 84—126 кДж/моль для элементов шестой группы —хрома и молибдена. Диборид алюминия также, по-видимому, значительно менее стабилен, чем диборид титана. Исходя из соображений, рассмотренных в работе Руди [36], можно заключить, что элементы, образующие нестабильные дибориды, будут вытесняться из диборидной фазы. Примером могут служить алюминий и молибден. На рис. 17 показана микроструктура диффузионной зоны в материале Ti-ЗОМо — В после выдержки при 1033 К в течение 100 ч. Объясняя строение зоны взаимодействия, Кляйн и сотр. [20] показали, что вытеснение молибдена из диборида титана приводит к появлению зоны В на внешней поверхности диборида титана (Л). При подсчете константы скорости реакции в работе [20] была использована общая толщина зоны взаимодействия, куда были включены слои А и В. [c.115]

Изменения нестехиометричности диборида с температурой были использованы выше для объяснения уменьшения скорости реакции при 811 и 923 К. Можно ожидать, что легирование даст подобный же эффект. Повторный анализ [20] данных Руди [36] о составе диборидов показал, что дибориды титана, молибдена и гафния имеют недостаток бора по сравнению со стехиометриче-ским составом, тогда как область гомогенности диборидов ванадия, ниобия и тантала симметрична относительно стехиометриче-ского состава. Ограниченные данные о составе диборида циркония не дают возможности установить степень его нестехиометричности. Все указанные дибориды изоморфны, и поэтому легирование диборида с недостатком бора, например диборида титана, одним из диборидов с избытком бора будет сопровождаться уменьшением количества вакантных позиций бора вплоть до очень малых величин при переходе состава через стехиометрический. Можно предположить, что этим эффектом объясняется минимальное значение скорости реакции при содержании в матрице —30% V (рис. 16). В продукте реакции стехиометрического состава остаточные вакансии являются термическими, и поэтому уравнение, приведенное выше, в этом случае неприменимо. В рассмотренном анализе предполагалось дополнительно, что изменение состава диборида по мере приближения к стехиометрии происходит только путем уменьшения числа вакансий в позициях бора. [c.117]

Однако образование неограниченных твердых растворов может произойти только при высоких температурах, поскольку М0В2 неустойчив ниже 1793 К. Следовательно, можно ожидать, что коли-чест во молибдена, которое растворяется в решетке диборида титана, будет уменьшаться с понижением температуры. При il033 К растворимость молибдена в TiB2, по-видимому, очень мала и по- [c.134]

Роль элементов, входящих в диборидную фазу, уже обсуждалась в разд. Б. Как отмечалось, влияние состава сплавов Ti—V на константу скорости реакции, показанное на рис. 16, может быть связано с изменением стехиометрического состава диборида при легировании. Согласно оценкам, нестехиометрический диборид титана с избытком бора переходит в стехиометрический при содержании, 20 ат.% ванадия, что приблизительно совпадает с минимумом на рис. 16. Исходя из этого, Кляйн и др. [20] и Шмитц и др. [40] разработали сплавы, в которых скорость роста диборида регулируется обоими механизмами. Один из таких сплавов включен в табл. 6 константа скорости взаимодействия бора с этим сплавом равна 0,2-10 см/с , что составляет 4% константы скорости реакции с нелегиро ванным титаном. Это означает, что время, необходимое для образования определенного количества продукта реакции в случае реакции бора с разработанным сплавом, в 625 раз больше, чем с нелегированным титаном. [c.135]

Характеристики композита Ti40A — 25%В после отжига различной продолжительности при 1144 К представлены в табл. 3. Волокна бора заметно упрочняют композит (предел текучести матрицы 37 кГ/мм2). Испытывали по три образца композита в одинаковых условиях, и разброс результатов был крайне мал. Для каждого значения продолжительности отжига приведены как абсолютные величины прочности при растяжении (в единицах кГ/мм ), так и относительные величины (отнесенные к прочности композита So, не подвергавшегося термической обработке). Прочность достигает первого, более низкого плато после отжига при 1144 К в течение 0,5 ч, а деформация разрушения волокон становится постоянной при меньшей продолжительности отжига. Для слоев диборида титана толщиной 0,7 мкм и более среднее значение нижнего предела деформации разрушения составляет 2,5X ХЮ- . Это значение и предсказывал Меткалф на основе характеристик диборида титана [18] (табл. 1). [c.157]

Характеристики композитов, подвергнутых отжигу большей продолжительности и при более низких температурах, а также композитов с более прочной матрицей Ti75A (предел текучести при комнатной температуре 56 кГ/мм ) приведены на рис. 11. Прочность композита отнесена к прочности неотожженных образцов и представлена в зависимости от толщины слоя диборида титана, рассчитанной на основе кинетических данных, приведенных в гл. 3. Точки на рис. И получены усреднением результатов до четырех измерений (в основном двух-трех). Хотя температура и продолжительность отжига образцов изменялись в широ ких пределах, различие в поведении образцов не наблюдается. [c.159]

Согласно Кляйну и др. [16], средняя прочность волокон, извлеченных из композитов титан — бор, составляет около ЮЗкГ/мм . Это соответствует деформации разрушения 2,5-10- и согласуется с представлениями о том, что разрушение контролируется слоем диборида титана, образовавшимся при изготовлении композита. Критическая толщина диборида в отсутствие матрицы, возможно, менее 0,1 мкм, поскольку в ленте сразу после изготовления она составляет от 0,05 до 0,15 мкм. Влияние предела пропорциональности материала матрицы на критическую толщину слоя диборида для случаев изолированных волокон, матрицы Ti40A и матрицы Ti75A (пределы прочности соответственно 28 и 42 кГ/мм ) представлено на рис. 12. Вклад поддержки матрицы в уменьшение вредного влияния трещин в слое диборида титана выражается простым соотношением. Пределу пропорциональности нелегированного титана (63 кГ/мм ) должна отвечать деформация 6-10 , достигающая величины деформации разрушения типичных волокон бора поэтому увеличение предела пропорциональности матрицы е приведет к увеличению допустимой толщины диборида в композите. Согласно рис. 12, в композите с титановой матрицей допустимы толщины диборида до 0,8 мкм при таких толщинах композит ведет себя упруго вплоть до достижения деформации разрушения волокон бора. Этот вывод пока не проверен, но продолжающиеся работы в области композитов с титановой матрицей позволят произвести его оценку в ближайшем будущем. [c.162]

Наиболее распространенным типом связи в композициях третьей группы является связь, возникающая в результате химической реакции между волокном и матрицей с образованием продуктов взаимодействия. Примером может служить взаимодействие в системе титан—борное волокно, при котором образуется диборид титана TiBa- Как правило, образование этого типа связи контролируется процессами реактивной диффузии. [c.59]

Система титан — борное волокно. На рис. 23 приведен график зависимости толщины зоны диборида титана, который является основным продуктом взаимодействия борного волокна с титаном, от корня квадратного из времени отжига [50]. Линейная зависимость между хи при всех исследованных температурах свидетельствует о диффузионном характере роста диборидной зоны. Из наклона этих прямых определены константы скорости й. Энергия активации, рассчитанная до температурной зависимости константы для реакции взаимодействия борного волокна с титаном промышленной степени чистоты равна 27 ккал/моль. [c.68]

В табл. И приведены результаты определения предела прочности при растяжении композиции Ti—25% борных волокон после изотермических отжигов при 870° С различной продолжительности. Для сравнительной оценки удобно пользоваться нормированной прочностью От/аао, где о — средняя прочность волокон (композиции) после отжига при температуре Т в течение времени т, а ff2o — исходная средняя прочность при комнатной температуре. Уже после 30-минутного отжига нормированная прочность композиции составляет 65% и в дальнейшем мало изменяется, несмотря на увеличение толщины слоя диборида титана с 7000 и до 100 ООО А. Деформация волокон после 30-минутного отжига составляет 0,27% и близка к деформации разрушения массивного TiBj. [c.76]

Легирование матрицы в углеалюминиевых композициях с целью повышения коррозионной стойкости материала пока не дало положительных результатов. Вероятно, наличие в таких материалах гальванической пары алюминий—углерод является превалирующим фактором, определяющим поведение материала. В связи с этим в настоящее время ведутся поиски покрытий и технологии нанесения их на углеродные волокна. Такие покрытия, наносимые равномерно сплошным тонким слоем (из газовой фазы или химическим методом), имеют целью предотвратить непосредственный контакт между алюминием и углеродным волокном. В качестве таких покрытий рассматриваются, например, карбид титана, диборид титана, карбид кремния и др. (патент Швейцарии № 528596, 1970 г.). [c.227]

Предел прочности диборида титана на разрыв Од при комнатной температуре 14 кПмм-. Микротвердость боридов 2000—3000 кГЫм . [c.416]

Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность. Особенностью композиционных материалов является малая Kopo T j разупрочнения во времени (рис. 198, а) в повышением температуры. [c.425]

Для многих нитридов, карбидов и боридов (TiN, TiB2 и др.) переход в нанокристаллическое состояние сопровождается расширением областей гомогенности. Так, если для нитрида и диборида титана обычные формулы для этих однофазных соединений имеют вид TiNoj ] 2H TiB 89 2,о> В нзноструктурных пленках наблюда- [c.54]

С уменьшением Ь снижается ТКЭ, равный (1/р)(Др/А7), что отмечено на примере Рс1, N1, сплавов N1 —Р и др. Так, при переходе от монокристаллов к поликристаллам и нанокристаллам значения диборида титана составляют 3 10 , 1,5 10 0,3 10 К соответственно. Такое изменение связано главным образом со значительным увеличением электросопротивления нанообъектов, хотя угловые коэффициенты зависимостей р =/(7) для нанообразцов несколько ниже, чем в случае поли- и монокристаллических образцов. [c.66]

В работе [8] приводятся сведения, что многие зарубежные фирмы — "Пешине", "Алкоа", "Алкан" — изготавливают катоды из диборида титана. Представляет практический интерес разработанная фирмой "Комалко" (Австралия) технология нане- [c.182]

Износостойкие покрытия из диборида титана наносятся на безволь-фрамовые твердые сплавы на основе ка ида титана из газовой смеси Ti U + ВС1з + Нг при температуре 1400 С. Толщина покрытия в зависимости от условий осаждения составляет 5-100 мкм. Толщина переходной зоны, представляющую собой фазу с высоким содержанием никеля и обеспечивающую хорошее сцепление подложки с покрытием — 10 мм. Микротвердость покрытия составляет 36,26 0,88 ГПа, переходного слоя 14,4 0,44 ГПа [139]. [c.95]

Для увеличения пластичности карбида титана используются добавки диборида титана. Эффект реализуется при наличии мелкодисперсной равноосной структуры сплава с развитой сеткой межфазньк границ [246]. В табл. 76 представлены механические свойства сплавов системы Ti —TiB2. Наибольший предел прочности на изгиб и сжатие наблюдается у образцов с содержанием 43 % Ti и 57 % Т1Вг (эвтектический сплав). [c.187]

С его быстрым растрескиванием, но введение диборида титана до 50 % позволяет в значительной степени устранить этот недостаток. Для вакуумного испарения таких легкоплавких металлов, как олово, серебро и медь, карбид титана используется в качестве материала электродов и тиглей без добавок других материалов. Однако смачиваемость оловом и медью карбида титана недостато о высокая. [c.200]

Оба приведенных примера относятся к распространению тепловых волн в твердых телах, когда с хорошей точностью можно пренебрегать влиянием деформации и движения среды на поведение экзотермических волн. Экзотермические волны в твердых телах без их газификации в настоящее время наиболее полно исследованы экспериментально и теоретически при так называемом безгазовом горении конденсированных систем. Эти исследования начались после того, как в 1967г. удалось осуществить горение в безвизовой системе, в которой исходным материалом была спрессованная смесь порошков титана и бора, а продуктом реакции — диборид титана [9]. При этом волна горения распространялась по цилиндрическому образцу со скоростью в несколько см/с температура в волне горения вследствие сильной экзо-термичности реакции соединения титана с бором превышала 3000 К. Подобные процессы получили название самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и в настоящее время нашли интересные и важные приложения в технологии. Сейчас известны многие реакции подобного типа, в которых реагентами являются металлы (титан, цирконий, гафний, молибден и др.), неметаллы (бор, углерод, кремний и др.), соединения элементов (азиды, углеводороды и др.). Продукта- [c.128]

Белая зона, показанная на рис. 2, была идентифицирована Блэкберном и др. как диборид титана (TiBg) 12]. Меткалф предположил, что эта фаза содержит дефекты роста, ограничивающие ее прочность уровнем, характерным для более массивного материала [16]. Это предположение позволяет определить разрушающую деформацию данного соединения по опубликованным данным для прочности. В табл. 2 представлены данные для нескольких соединений. Которые могут образоваться в результате реакции между титановой матрицей и различными волокнами. Следует заметить (см. рис. 1), что диборид титана разрушается при деформации порядка 2500 мкдюйм/дюйм (0,25%), равной деформации, при которой происходит потеря эффективного упрочнения [c.283]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...