Особливості кристалічної структури нітриду титану в композиті c BN—TiN—Al, спеченому при високих тиску і температурі

Abstract

Методом рентгенівської дифракції детально досліджено кристалічну структуру TiN, який поряд з cBN і продуктами реакційної взаємодії компонентів шихти (TiB2 та AlN) існує в композитах, отриманих HPHТ-спіканням (7,7 ГПа, 1750–2300 °С) шихти складу 60 об. % cBN, 35 об. % TiN та 5 об. % Al. На основі рентгеноструктурних розрахунків для кристалічної структури нітриду TiN запропоновано модель модифікованої структури типу NaCl, яка характеризується наявністю додаткових атомів азоту, що статистично розміщуються по вершинах октаедрів, розташованих навколо наявних вакансій атомів азоту з основної ґратки типу NaCl. Показано, що в процесі HPHT-спікання TiN виступає як джерело додаткового азотування поверхні композита, яке найефективніше діє в інтервалі температур 2000–2150 °С, в якому зафіксовано максимальну величину мікротвердості композита cBN—TiN—Al в 31—32 ГПа.

The crystal structure of titanium nitride TiN, which along with cBN and reaction products of the charge components (TiB2 and AlN) exists in composites obtained by HPHT sintering (7.7 GPa, 1750-2300 °C; charge content: 60 vol. % of cBN, 35 vol. % of TiN, and 5 vol. % of Al) was studied in detail by the X-ray diffraction method. A model of a modified NaCl type structure is proposed for the crystal structure of TiN nitride based on the X-ray diffraction calculations. This model is characterized by the presence of additional nitrogen atoms statistically placed on the vertices of octahedra located around the available vacancies of nitrogen atoms from the main lattice of NaCl type. It is shown that, at the HPHT sintering, TiN nitride acts as a source of additional nitriding of the composite surface, which most effectively acts in the temperature interval 2000-2150 °C, in which the maximum value of microhardness of cBN—TiN—Al composite of 31-32 GPa is obtained.