СИНТЕЗ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КРЕМНИЕМ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ
Аннотация
Разработаны научные подходы формирования композиционных материалов типа «наноалмаз–наноструктурный SiC». Показано, что в результате вакуумной термообработки происходит графитизация наноалмазов и формирование на их поверхности наноструктурного графитоподобного покрытия. При этом уменьшение массы порошка наноалмазов после вакуумного отжига достигает 20 – 30 мас. % за счет удаления кислородсодержащих поверхностных функциональных групп, физически и химически адсорбированной воды. В соответствии с разработанной технологией химико-термическое модифицирование наноалмазов кремнием проводили путем их отжига в восстановительной атмосфере в диапазоне температур 873–1273 К в присутствии галогенидов кремния. На основе модифицированных углеродом и кремнием наноалмазов в условиях вакуумного отжига получен композиционный наноструктурный порошок наноалмаз – SiC с размером частиц от 0,1 до 5 мкм. В результате термобарического спекания модифицированного порошка в диапазоне давлений 1,0 – 2,5 ГПа на его основе формируется компактный алмазный композиционный материал, состоящий из поликристаллических алмазных зерен размером 0,2 – 0,5 мкм. При этом размер алмазных субзерен составляет 50 – 100 нм, а между крупными поликристаллическими зернами отмечается присутствие наноалмазов размером 10 – 20 нм. В результате размола синтезированных компактов получен поликристаллический алмазный микропорошок с размером частиц до 50 мкм, характеризуемый субмикро- и нанокристаллической структурой. Вследствие иерархической структуры у спеченных частиц (частица–зерно–субзерно–наноалмазный кристаллит), порошки на основе полученного материала перспективны в технологиях финишной обработки хрупких неметаллических материалов.
<span style="opacity: 0;"> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . </span>
Литература
Dolmatov V.Yu. Ultradispersed diamonds of detonation synthesis. Production, properties, and application. SPb.: St. Petersburg State University. 2003. 344 p. (in Russian).
Vityaz P.А., Zhornik V.I., Kukareko V.А., Komarov А.I., Senyut V.Т. Modification of materials and coatings by nanosized diamond-containing additives. Minsk: Belorus. nauka. 2011. 522 p. (in Russian).
Dolmatov V.Yu. Detonation nanodiamonds. Production, properties, applications. SPb.: NPO Professional. 2011. 536 p. (in Russian).
Vityaz P.А., Zhornik V.I., Il’yushchenko A. F., Senyut V.Т., Komarov А.I., Korzhenevsky A.P., Ivakhnik A.V. Nanodiamonds of detonation synthesis: preparation and ap-plication. Minsk: Belarus. navuka. 2013. 381 p. (in Russian).
Danilenko V.V. Explosure synthesis and sintering of dia-monds. M.: Energoatomizdat. 2003. 272 p. (in Russian).
Kulakova I.I. Chemistry of nanodiamond surface. Phys. Solid State. 2004. V. 46. N 4. P. 621-628. DOI: 10.1134/1.1711440.
Bogatyreva G.P., Gritsenko Eh.I., Gurvich R.A. Tools from superhard materials. M.: Mashinostroenie. 2005. 555 p. (in Russian).
Vitiaz P.A., Senyut V.T. Сompaction of nanodiamonds produced under detonation conditions and properties of com-posite and polycrystalline materials made on their basis. Phys. Solid State. 2004. V. 46. N 4. P. 764-766. DOI: 10.1134/1.17114.
Bochechka А.А. Peculiarities of structure of nanodispersed diamond powders and their consolidation under effect of high pressures and temperatures (a review). Supertverdye Mater. 2003. N 5. P. 3-10 (in Russian).
Vityaz P.A., Senyut V.T., Markova L.V., Gamzeleva T.V., Heiyfets M.L. Structure peculiarities of carbon nano-composites on basis of sintered modified nanodiamonds. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 58. N 7. P. 40-44 (in Russian).
Nazarchuk S.N., Bochechka А.А., Gavrilova V.S., Romanko L.A., Belyavina N.N., Alexandrova L.I., Tkach V.N., Kuz’menko E.F., Zabolotny S.D. Polycrys-talline composite material diamond - tungsten carbide. Super-tverdye Mater. 2001. N 1. P. 3-17 (in Russian). DOI: 10.3103/S1063457611010011.
Shul’zhenko A.A., Voronin G.A., Osipov A.S. RF Patent N 1729086. 1995. (in Russian).
Senyut V.Т., Zhornik V.I., Parnitsky A.M., Val’kovich I.V. Studying of polycrystals structure based on diamond micropowders after modifying by carbide-forming elements. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 8. P. 60-63 (in Russian).
Vityaz P. A., Gritsuk V.D., Senyut' V.T. Synthesis and application of superhard materials. Minsk: Belorus. nauka. 2005. 359 p. (in Russian).
Vul A.Ya. Characterization and physical properties of UNCD particles. Ultrananocrystalline diamond: synthesis, properties and applications. Ed. by O. Shenderova. William Andrew Publishing. 2006. 600 p. DOI: 10.1016/B978-081551524-1.50014-7.
Vityaz P.A., Senyut V.T., Kheifetz M.L., Kolmakov A.G., Klimenko S.A. Synthesis of diamond nanostructured materials on the basis of nanodiamonds. Dokl. NAN Belarus. 2012. V. 56. N 6. P. 87-91 (in Russian).
Vityaz P.A., Kheifetz M.L., Senyut V.T., Kolmakov A.G. Synthesis of polycrystalline diamond materials on basis of detonation nanodiamonds. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 7. P. 105-108 (in Russian).
Danilenko V.V. Assessment of the effect of the particle size and the degree of particle connectivity on the thermostability of detonation diamonds. Supertverdye Mater. 2009. N 4. P. 11-20 (in Russian).
Senyut' V.T. The effect of nanodiamond modification on the structural characteristics of superhard composites sintered on their basis under high pressure and temperature conditions. Vestn. PGU. Ser. V. Prom-t'. Priklad. Nauki. Mashinoved. i Mashinostr. 2014. N 3. P. 43-52 (in Russian).
Kovalevsky V.N., Gordeev S.K., Korchagina S.B., Fomikhina I.V., Zhuk A.E. Structurization of a silicon car-bide matrix in a diamond-silicon carbide composition. Ogneupory i Tekhnich. Keramika. 2005. N 5. P. 8–14 (in Russian).
