Технологические основы получения покрытий из нитроборида титана с повышенной твердостью и износостойкостью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Троцкий Михаил Вадимович

• Троцкий Михаил Вадимович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Троцкий Михаил Вадимович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ТУГОПЛАВКИЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

1.1 Тугоплавкие соединения

1.2 Получение и применение карбида титана (ПС)

1.3 Получение и применение нитридов титана (ПК)

1.4 Свойства материала ПВ2

1.5 Керамические соединения ПВ2 - МоБ12

1.6 Керамические соединения ПВ2-Б1С

1.6 Общие сведения о системе П-В-Ы

1.7 Процесс производства пленок нитроборида титана методом магнетронного распыления

1.8 Получение пленок нитроборидов титана методом СУО

1.9 Получение нитроборидов титана методом плазменного напыления

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЙ ПОЛИТЕРМИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ СИСТЕМЫ П-В-М ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НИТРОБОРИДОВ ТИТАНА

3.1 Расчет диаграмм состояния политермических разрезов зон с повышенными значениями твердости нитроборидов титана

3.2 Механохимический синтез материалов в зоне I, состав шихты

65ПВ2 - 35™ (мол. %)

3.3 Механохимический синтез материалов в зоне II, состав шихты

50Т1В2 - 50™ (мол. %)

3.4 Механохимический синтез материалов в зоне III, состав шихты

5Т1В2 - 75™ (мол. %)

3.5 Расчет дозы энергии

3.6 Заключения по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ НИТРОБОРИДА ТИТАНА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ

4.1 Технология №1 нанесения покрытий из нитроборида титана методом лазерной наплавки

4.1.1 Искровое плазменное спекание и определение твердости механосинтезированных нитроборидов титана в зоне I, состав шихты которой 65 TiB2 - 35TiN (мол. %)

4.1.2 Искровое плазменное спекание и определение твердости механосинтезированного нитроборида титана в зоне II, состав шихты которой 50TiB2 - 50TiN (мол. %)

4.1.3 Искровое плазменное спекание и определение твердости механосинтезированного нитроборида титана в зоне III, состав шихты которой 25 TiB2 - 75TiN (мол. %)

4.1.4 Плазменная сфероидизация полученных соединений

4.1.5 Лазерная наплавка материала Ti4B2N3

4.2 Технология нанесения покрытий из механосинтезированного нитроборида титана, с использованием, спрейной сушки и плазменной сфероидизации, методом лазерной наплавки

4.2.1 Спрейная сушка и плазменная сфероидизация нитроборидов титана, полученных после механохимического синтеза

4.2.2 Лазерная наплавка материала Ti4B2N3

ГЛАВА 5. ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ С НАНЕСЕННЫМ ПОКРЫТИЕМ ИЗ НИТРОБОРИДА ТИТАНА

5.1 Оценка трибологических свойств покрытий из нитроборидов титана, полученных по технологии

5.2 Оценка трибологический свойств компактов нитроборидов титана

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологические основы получения покрытий из нитроборида титана с повышенной твердостью и износостойкостью»

Актуальность работы

В последние годы наблюдается повышенный интерес к технологиям производства керамических материалов на основе титана, обладающих свойствами, уровень которых по соотношению «цена-качество» превосходит уровень аналогичных материалов на основе других металлов. Керамические соединения карбидов, нитридов и боридов титана - сами по себе имеют высокий комплекс свойств, но их производные - карбонитрид, нитроборид, карбооксинитрид - зачастую не только наследуют все ценные и зачастую уникальные свойства своих предшественников, но и приобретают новый уровень прежних свойств (например, прочностных или электрических) или всплеск других свойств, которыми их предшественники не обладали. Достаточно привести пример оксинитрида титана, который уже успешно проходит испытания в качестве имплантатов органов сердечно-сосудистой системы, хотя его «составляющие» -нитрид и оксид - в этой области не могли быть использованы.

Тугоплавкие соединения на базе титана (карбид, нитрид, борид) широко используются в качестве дисперсно-упрочненных композиционных материалов (ДУКМ). Как сами ДУКМ, так и покрытия из них, нанесённые на другие материалы, могут быть применены в условиях высоких механических нагрузок, повышенных температур, в агрессивных средах. Покрытия из ДУКМ системы Ме/Т1Х наиболее востребованы для конструкционных применений с энергонапряженными условиями эксплуатации.

Повышение требований к эксплуатационным свойствам покрытий требует изыскания в качестве износостойкой составляющей новых видов твердой фазы, не уступающих по твердости и жаростойкости классическим КМ (карбидов, нитридов, боридов и т. д.), но обладающих более высокой температурой плавления и пластичностью. Среди таких соединений особое место занимают бескислородные тугоплавкие соединения, в том числе нитробориды титана, применение которых в качестве наплавляемых или напылённых материалов в настоящее время все более расширяется. Эти материалы обладают выдающейся твердостью и

износостойкостью, что делает их идеальным выбором для создания покрытий, способных выдерживать высокие механические. Они также обладают хорошей термостойкостью и низким коэффициентом трения. Эти свойства делают их привлекательным для широкого спектра применений, включая изготовление инструментов, деталей машин и оборудования. Нитробориды титана также проявляют повышенную химическую устойчивость в агрессивных средах, что делает их привлекательными для применения в химической и нефтегазовой промышленности. Одним из главных преимуществ нитроборидов титана является возможность импортозамещения. Это означает, что страны могут снизить зависимость от импорта дорогих материалов и обеспечить свои национальные нужды высококачественными износостойкими покрытиями. Это также способствует укреплению экономической стабильности и безопасности страны. На сегодняшний день в РФ серийного производства нитроборидов титана нет. Существуют лишь лабораторные партии нитроборидов титана, получаемых зачастую методами СУО.

Одним из способов получения многокомпонентных керамических соединений является способ механохимического синтеза, который используется для получения таких соединения Т13Б1С2, (Т1Сг)В2, ТЮЫЪ. Сравнивая сложность получения износостойких материалов методом механохимического синтеза с традиционными методами получения - последние часто требуют высокотемпературных процессов и специализированного оборудования, что делает их дорогостоящими и менее эффективными. Механохимический синтез, в свою очередь, предоставляет более экономически эффективный и простой способ получения нитроборидов титана с высокой степенью однородности.

Цель диссертационной работы заключается в разработке технологических основ получения твердых и износостойких покрытий методом лазерной наплавки порошков нитроборида титана, полученных механохимическим синтезом бинарных соединений нитрида титана и диборида титана.

Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основании построения политермических разрезов тройной диаграммы ТьВ-Ы обосновать и предложить химические составы композиций с повышенными значениями твердости.

2. Исследовать влияние физико-химических параметров механохимического синтеза на кинетику фазообразования нитроборидов титана и их свойства.

3. Разработать методику получения покрытий нитроборидов титана с использованием лазерной наплавки.

4. Определить трибологические свойства покрытий из нитроборида титана.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. На основании теоретических исследований и выполненных расчетов политермических разрезов диаграммы состояния системы ТьВ-Ы предложены химические составы нитроборидов титана. Показано, что у подобных составов теоретическая твердость может достигать 59 ГПа.

2. Установлена закономерность влияния дозы энергии механохимического синтеза на кинетику образования фаз нитроборидов титана. Показано, что варьируя дозу энергии механохимического синтеза от 42 МДж/кг до 211 МДж можно получать тройные фазы нитроборидов Т14К3В2 и (Ti0.91B0.09XN0.71B0.29), содержание которых растет от 6 до 65%. Данные фазы нитроборидов титана образуются в композициях, химический состав которых расположен в зонах с повышенными значениями твердости.

3. Разработана методика нанесения покрытий нитроборидов на сталь, включающая следующие операции: меахнохимический синтез ^ распылительная сушка (искровое плазменное спекание и размол) ^ плазменная сфероидизация ^ лазерная наплавка, позволяющая получать покрытия со следующими параметрами: толщина до 3 мм, пористость - до 10 %, твердость - 32 ГПа.

4. Установлено, что степень сопротивления к износу у покрытий из нитроборида титана, полученных по разработанной технологии после 4000 циклов составляет 0,001 см3, что в 3-8 раз выше, чем у SiC, SiC/B4C, М^С.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90103.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Разработана механохимическая технология, позволяющая синтезировать тройные фазы нитроборидов титана, обладающие максимальной твердостью.

2. Разработана технология нанесения покрытий из нитроборида титана на сталь методом лазерной наплавки.

3. Получены покрытия по разработанной технологии превосходят по степени износа в 3-8, чем Б1С, Б1С/В4С, М^С.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Закономерности получения порошков нитроборидов титана методом механохимического синтеза бинарных тугоплавких соединений (Т1К и Т1В2) и кинетика фазообразования нитроборидов титана в зависимости от дозы механохимического синтеза.

2. Метод нанесения износостойких покрытий из нитроборида титана, включающий операции механохимического синтеза, распылительной сушки, плазменной сфероидизации и лазерная наплавки.

3. Взаимосвязь состава композиций нитроборидов титана с трибологическими свойствами покрытий, полученных из данных соединений.

Личный вклад автора состоит в разработке программы исследований, отработке синтеза технологий синтеза порошковых керамических соединений, получения экспериментальных данных, отработке методик исследования материалов, разработке режимов спекания и исследовании трибологических характеристик компактных образцов, анализе результатов и подготовке материалов к публикации. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90103.Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90103.

Соответствие паспорту заявленной специальности

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Троцкого М.В. соответствует специальности 2.6.5. Порошковая металлургия и композиционные материалы по следующим пунктам, указанным в паспорте специальности:

п.2 Исследование и моделирование физико-химических процессов синтеза полуфабрикатов и изделий из порошковых и композиционных материалов с металлической, углеродной, керамической и полимерной матрицей и армирующими компонентами разной природы, разработка оборудования и технологических процессов их получения.

п.3 Теоретические и экспериментальные исследования и физических и химических процессов нанесения покрытий в контролируемой среде и вакууме, разработка технологии и оборудования.

п.5 Изучение структуры и свойств порошковых, композиционных полуфабрикатов и изделий, покрытий и модифицированных слоев на полуфабрикатах и изделиях, полученных методом порошковой металлургии или другими способами.

п.6 Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов производства, контроля и сертификации полуфабрикатов и изделий различного назначения из порошковых и композиционных материалов, а также материалов и изделий с покрытиями и модифицированными слоями.

Публикации

Статьи в рецензируемых научных изданиях, входящих в базу ВАК и международную базу данных Scopus:

1) Synthesis of ceramics titanium compounds by mechanical alloying of tib2-tin systems, METAL 2021 - 30th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials, Conference Proceedings, 2021, стр. 824-828

2) Study of the phase evolution during the mechanical alloying of the TiN-TiC-

TiB2-TiO2 system, Trotsky, M., Petrovich, S., Zamozdra, M., Wang, Q., Materials

Today: Proceedings, 2019, 30, стр. 490-495

8

3) Троцкий М.В. и др. Разработка технологических основ получения многокомпонентных соединений на основе нитроборидов титана (Л3В2К) методами механохимического синтеза и ИПС // Глобальная энергия. № 3 2023.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы, содержит 119 машинописных листа текста, включая 64 рисунка, 24 таблиц, 102 именования библиографических ссылок.

ГЛАВА 1 ТУГОПЛАВКИЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ

ТИТАНА И МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

1.1 Тугоплавкие соединения

Тугоплавкие керамические соединения - соединения, которые имеют очень высокую температуру плавления, обычно более 2000 °С. Они обладают уникальными свойствами, которые делают их идеальными для использования в качестве материалов, работающих в экстремальных условиях. Одним из таких материалов является титан и его керамические соединения, которые обладают высокой тугоплавкостью и высокой прочностью при высоких температурах.

Керамика является классом материалов, который включает в себя различные твердые неорганические соединения, такие как оксиды, карбиды, нитриды и др. Они обладают высокой тугоплавкостью, твердостью, химической инертностью и другими свойствами, которые делают их идеальными для использования в экстремальных условиях. Керамические соединения на основе титана являются одним из самых перспективных классов керамических материалов, которые обладают высокой термической стойкостью, высокой механической прочностью и химической инертностью[1].

Титан является очень легким и прочным металлом, который имеет низкую плотность и высокую устойчивость к коррозии. Однако, титан имеет низкую теплопроводность и теплоемкость, что ограничивает его применение в качестве термостойких материалов. Чтобы решить эту проблему, были разработаны титановые керамические соединения, которые объединяют в себе преимущества титана и керамики [2].

Одним из самых известных титановых керамических соединений является карбид титана (Т1С), который имеет очень высокую температуру плавления (около 3100 °С), высокую механическую прочность и термическую стойкость. Он также имеет высокую теплопроводность, что делает его идеальным материалом для использования в качестве термостойких материалов в экстремальных условиях,

таких как высокотемпературные печи, реакторы и турбины.

10

Еще одним из титановых керамических соединений является титановый нитрид (ПК), который имеет высокую тугоплавкость (около 2950 °С), хорошую термическую стойкость и высокую механическую прочность. Он также имеет высокую жесткость и химическую инертность, что делает его идеальным материалом для использования в качестве защитных покрытий для инструментов и механизмов, которые должны работать в условиях высоких температур и агрессивных сред.

Титановые керамические соединения также могут быть использованы в качестве материалов для создания термоэлектрических преобразователей, которые могут преобразовывать тепловую энергию в электрическую энергию и наоборот. Например, ТЮ2 может быть использован в качестве материала для создания термоэлектрических преобразователей, которые могут работать в условиях высоких температур[3].

Титановые керамические соединения также могут быть использованы в качестве материалов для создания керамических матриц, которые используются в производстве композитных материалов. Керамические матрицы могут быть использованы для создания композитных материалов с высокой прочностью и термической стойкостью, которые могут быть использованы в качестве материалов для создания летательных аппаратов, космических кораблей и других конструкций, которые должны работать в условиях высоких температур и экстремальных нагрузок [3].

Однако, титановые керамические соединения имеют некоторые недостатки, которые ограничивают их применение в некоторых областях. Один из главных недостатков титановых керамических соединений - высокая хрупкость. Керамические материалы обычно не обладают достаточной пластичностью и деформируются плохо при воздействии механических нагрузок, что делает их менее прочными по сравнению с металлическими материалами. Также, титановые керамические соединения могут быть чувствительны к трещинам и другим дефектам в структуре, что может привести к быстрому разрушению материала[3].

Для устранения этих недостатков, исследователи и инженеры постоянно работают над разработкой новых методов производства титановых керамических материалов, а также их модификации с другими материалами. Например, ТЮ может быть использован в качестве добавки к титановому нитриду для улучшения его механических свойств и снижения хрупкости [4].

Также, для улучшения механических свойств титановых керамических соединений, исследователи разрабатывают новые методы создания наноструктурированных материалов. Наноструктурированные материалы имеют гораздо большую поверхность, что улучшает их механические и физические свойства.

Таким образом, титановые керамические соединения — это важный класс тугоплавких материалов, которые имеют широкое применение в различных областях, от высокотемпературных печей до летательных аппаратов и космических кораблей. Однако, недостатки таких материалов, такие как высокая хрупкость, ограничивают их применение в некоторых областях. Дальнейшие исследования и разработки новых методов производства и модификации титановых керамических материалов могут помочь устранить эти недостатки и расширить области их применения.

1.2 Получение и применение карбида титана ^Ю)

Карбид титана относится к группе синтетических, коррозионностойких, износостойких, сверхтвердых, тугоплавки, жаропрочных изделий химически инертным материалом, востребованным для изготовления твердых сплавов, металлокерамического инструмента, жаропрочных изделий[5].

Карбид титана достаточно востребован для производства твердых сплавов металлообрабатывающего инструмента, защитных покрытий и карбидных сталей. Введение в алюминиевые деформируемые и литейные сплавы нанопорошка карбида титана, в количествах 0,01-0,1% выявило измельчение структуры литых изделий, улучшение характеристик механических свойств, пластичности и износостойкости[6].

Широкая область гомогенности, высокое сродство карбида титана к кислороду и азоту, сравнительно дорогостоящее сырье и значимые трудности производства высококачественного, в том числе и монокристаллического карбида титана, обусловили наличие большого числа методов его получения (рисунке 1)

Рисунок 1.1 - Методы получения TiC

Более 80 % карбида титана в производственных условиях получают углетермическим методом из диоксида титана (в основном благодаря сравнительно низкой стоимости и доступности). В течение 60 последних лет этот метод сохраняет доминирующее положение, благодаря применению отработанной технологии, стандартного и недорогостоящего оборудования и сравнительно дешевого сырья [3].

В качестве сырья могут использоваться титан-содержащие реагенты: металлический титан, диоксид титана, галогениды титана, бедные титановые руды

и отходы титановых сплавов; источником углерода служат различные углерод-содержащие материалы[7].

Получение карбида титана из диоксида титана протекает в несколько стадий в соответствии с существованием рядов оксидов титана: ТЮ2 - Т12Оз - ТЮ, который затем, вступая в реакция с углеродом, образует ТЮ[3].

Последняя стадия процесса осложняется образованием непрерывного ряда твердых растворов ТЮ-ТЮ. Если ограничиваться только последней стадией:

ТЮ + 2С = Т1С + СО, то следует принимать в расчет, что при постепенной замене атомов кислорода атомами углерода, энергия межатомной связи ТьО в решетке ТьО-С непрерывно увеличивается с уменьшением концентрации кислорода в твердом растворе. Карбид титана с повышенным содержанием связанного углерода образуется при нагревании шихты до температуры от 1400 °С до 1900 °С[8].

Производство карбида титана из смеси порошка титана с сажей в зависимости от технологических условий может осуществляться несколькими способами: 1) «прямым синтезом» без плавления титана; 2) псевдоплавлением; 3) методом само распространяющегося высокотемпературного синтеза[5].

«Прямой» синтез обычно осуществляется в лабораторных условиях с целью получения карбида титана с заданным содержанием связанного углерода при минимальном содержании свободного углерода и кислорода. Карбидизация проводится при остаточном давлении 10-2-10-3 Па Высококачественный карбид титана может быть получен уже при 1600 °С. [4]

Реакция образования карбида титана по методу СВС из брекетированной смеси титана и сажи происходит вследствие реакций горения, которые протекают в узкой зоне, перемещающейся по брикету за счет теплопередачи после локального инициирования. Схема установки для СВС Т1С приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема установки для СВС высокотемпературного синтеза Т1С.

1 - пульт управления; 2 - четыре реактора вместимостью 10 л каждый; 3 - вакуумная система; 4 - газопровод; 5 - система поджига; 6 - система сброса

Реакционные стаканы, в которых находятся брикеты порошка титана и сажи, помещают в герметичные реакторы. Перед воспламенением смеси, которое осуществляется с помощью системы поджига, ректор вакуумируется через вакуумную систему или заполняется инертным газом через газопровод, Реакция горения происходит в течение нескольких секунд. Охлаждение продуктов реакции продолжается 1,5-2 ч. В последствии спек подвергают размолу [9].

Разработано большое количество модификаций получения Т1С из галогенидов титана, отличающихся между собой как по используемым исходным реагентам, так и по технологическим условиям процесса. В качестве галогена титана используют, как правило, ТЮ4 или ТИ4, а углеродсодержащие компоненты могут представлять различные углеоводороды, фенолы и т.д. Наиболее часто

применяются СН^ С2Н4 CQ4 и С6Н6. Чаще всего при производствепорошка карбида титана используется смесь ТЮ4 + СН4 + Н2. Для образования карбида титана необходимо вести процесс в области температур 1200 - 1500 °С. [7]

Плазмохимическим методом получают ультрадиспесрные порошки карбида титана с уникальными свойствами. Плазмохимический синтез обеспечивает высокую производительность процесса, так как в условиях низкотемпературной плазмы реакция образования карбида титана протекает практически мгновенно (103—10-6 с). К преимуществам этого метода относятся простота технологических схем и возможность создания замкнутых циклов [8].

1.3 Получение и применение нитридов титана (^К).

Нитрид титана играет важную роль в практике. Главным образом это связано с тем, что химическая связь титана и азота позволяет формировать твердые износостойкие покрытия. Нитрид титана представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, которая составляет от 14.8 до 22.6 % азота (по массе), что соответствует формулам ^N0.6 и ^N1.0. [9].

Соединение титана и азота обычно образует ГЦК - решетку со структурой №С1. Для стехиометрического состава нитрида титана (ТЫ) величина параметра решетки а = 4.2346 А. В зависимости от состава нитрид титана имеет цвет коричневый или золотистый. В таблице 1 приведены основные свойства нитрида титана. Нитрид титана имеет высокую электропроводность с положительным температурным коэффициентом; при сверхнизких температурах (менее 5.50 К) переходит в сверхпроводящее состояние [10]. Удельное сопротивление нитрида титана при 200 С равно 21.73*10-6 Ом см. Также нитрид титана имеет высокую температуру плавления (29500 С) и твердость (8-9 единиц по шкале Мооса). Плотность нитрида титана стехиометрического состава равна 5.2 г/см3[9]. Нитрид титана устойчив в кислых средах и растворяется в горячих щелочных растворах с выделением газа (аммиака) [10]. При температурах выше 1200 С нитрид титана

взаимодействует с кислородом. При азотировании нитрида титана увеличивается его твердость [11].

Таблица 1.1 — Свойства материала г ПК

Свойства Данные

Решетка Кубическая гранецентрированная В1

Период решетки, нм 0.423

Плотность, г/см: 5.432

МикротвердостьНУ [50 мн (50Г)], Мн/м2 (кГ/мм2 ) 24500 (2450)

Модуль упругости, Мн/м2 25600

Температура плавления, 0С 2950 ±50

Коэффициент теплового расширения 3*10-6 9.35

Теплопроводность, вт/(м*град) [кал/(см*сек*град)] 29.4 (0,07)

Термодинамические данные - АН кдж/моль (ккал/моль) 337.6 (80,4)

Удельное электросопротивление, мкОм*см 25

Сверхпроводимость на 10 К 4.86

Постоянная Холла -0,67

Магнитная проницаемость +0.08

Нитриды титана являются материалами, которые могут успешно выполнять свои функции в экстремальных условиях. Они близки к сверхтвердым (24 ГПа), тугоплавким (более 2500 °С) и износостойким материалам. Нитриды имеют перспективы в применении в составе композиционных материалов, для обработки металлических сплавов, в электротехнике и микроэлектронике. Наиболее распространенным методом синтеза нитридов является СВС который проводится в среде чистого азота под давлением. Длительное время считалось, что нитриды можно получить, создав сильнейшую восстановительную среду при низких температурах, но в этих экспериментах не были достигнуты существенные результаты по химическому связыванию азота. Синтез нитридов титана может проходить при сгорании смесей с нанопорошком алюминия при температуре более 1800 °С [11, 12].

Максимальную микротвердость и износостойкость имеют покрытия из нитрида титана, которые получают путем электродугового распыления титанового катода в атмосфере реакционного азота при давлении азота, при котором химический состав пленки нитрида титана приближается к стехиометрическому [12] .

Рисунок 1.3 - Диаграмма состояния титан-азот.

На рисунке 1.3 показана диаграмма состояния системы титан-азот. Приведенная диаграмма состояния показывает существование нитрида титана состава и широкой области гомогенности ТЫ. Возрастание содержания N в соединении повышает температуру начала кристаллизации нитрида титана[11].

Известен способ осаждения покрытий нитрида титана с помощью магнетронного распыления, работающего от источника постоянного тока. Мощность разряда магнетрона равна ~2,0 кВт. Покрытие осаждают в реакционной среде смеси аргон-азот при общем давлении 0,8-1,0 Па. Толщина покрытий составляет 3-5 мкм. Изменение технологических параметров: тока дуги

электродугового испарителя, соотношения реакционного и инертного газов, давления газовой смеси позволяет изменять состав осаждаемой пленки [13].

Известен также способ нанесения покрытия двухкомпонентного состава: ТК-Л путем вакуумно-дугового распыления титановой мишени в атмосфере реакционного газа-азота, позволяет создать достаточно равномерное распределение наночастиц металлического титана [14].

Нитрид титана устойчив к окислению на воздухе до 700—800 °С, при этих же температурах сгорает в токе кислорода. При нагреве до 1200 °С в среде водорода или в смеси азота и водорода нитрид титана является инертным веществом[13].

Нитрид титана является химически стойким при комнатной температуре, в серной, соляной, фосфорной, хлорной кислотах, а также в смесях хлорной и соляной, щавелевой и серной кислот. Кипящие кислоты (соляная, серная и хлорная) слабо взаимодействуют с ^N[11]. На холоде малоустойчив против растворов гидроксида натрия. Взаимодействует с азотной кислотой, а в присутствии сильных окислителей растворяется плавиковой кислотой.

1.4 Свойства материала ^В2

Диборид титана является композиционным материалом, кристаллическая решетка которого состоит из смеси шестиугольной структуры, где атомы бора формируют ковалентную связующую сеть в матрице титана (рисунок 1.4) [15].

4.П *В

Рисунок 1.4 — Кристаллическая решетка соединения ^В2

По сравнению с другими композиционными материалами соединение ПВ2 имеет высокую электропроводность и теплопроводность, за счет множества подвижных электронов. В таблице 1.1 представлены некоторые основные свойства TiB2, такие как высокая объемная твердость и модуль упругости. ПВ2 так же является материалом обладающими высокотемпературными свойствами, как например, сохранения твердости при максимальных температурах применения материала (согласно [16-18] твердость ПВ2 при 600°С составляет около 32% от своей первоначальной твердости по сравнению с 24 % для олова) и хорошей химической стойкостью [19,20].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Троцкий Михаил Вадимович, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Sternitzke M. Review: Structural ceramic nanocomposites // J Eur Ceram Soc. Elsevier BV, 1997. Vol. 17, № 9. P. 1061-1082.

2. Lopez-Cartes C. et al. Characterization of nanostructured Ti-B-(N) coatings produced by direct current magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2007. Vol. 515, № 7-8. P. 3590-3596.

3. Wagner J. et al. The influence of boron content on the tribological performance of Ti-N-B coatings prepared by thermal CVD // Surf Coat Technol. Elsevier, 2006. Vol. 201, № 7 SPEC. ISS. P. 4247-4252.

4. Stoiber M. et al. PACVD TiN/Ti-B-N multilayers: from micro- to nano-scale // Surf Coat Technol. Elsevier, 2004. Vol. 177-178. P. 348-354.

5. Wang W. et al. Influence of hot pressing sintering temperature and time on microstructure and mechanical properties of TiB2 ceramics // J Eur Ceram Soc. 2002. Vol. 22, № 7. P. 1045-1049.

6. Bao Y. et al. Insights into arc-assisted self-propagating high temperature synthesis of TiB2-TiC ceramic coating via wire-arc deposition // J Eur Ceram Soc. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 40, № 13. P. 4381-4395.

7. Popov O. et al. Reactively sintered TiB2-based heteromodulus UHT ceramics with in-situ formed graphene for machinable concentrated solar light absorbers // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2022. Vol. 48, № 12. P. 17828-17836.

8. Li S. et al. A novel mechanism of B4C-TiB2-graphite composites with high flexural strength by spark plasma sintering // Mater Today Commun. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 35.

9. Mirguet C., Calmels L., Kihn Y. Electron energy loss spectra near structural defects in TiN and TiC // Micron. 2006. Vol. 37, № 5. P. 442-448.

10. Kapopara J.M. et al. CFD Analysis of Sputtered TiN Coating // Mater Today Proc. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 4, № 9. P. 9390-9393.

11. Zhao H., Mi P., Ye F. Compared the oxidation behavior of TiN and TiN/W2N ceramic coatings during heat treatment // Mater Chem Phys. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 217. P. 445-450.

12. Tavares C.J. et al. Mechanical characterisation of TiN/ZrN multi-layered coatings // J Mater Process Technol. Elsevier Science S.A., 1999. Vol. 92-93. P. 177183.

13. The effect of B and C addition on microstructure and mechanical properties of TiN hard coatings grown by chemical vapor deposition - ScienceDirect [Electronic resource]. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0040609019302688 (accessed: 27.09.2023).

14. Knotek O., Leyendecker T. On the structure of (Ti, Al)N-PVD coatings // J Solid State Chem. 1987. Vol. 70, № 2. P. 318-322.

15. Ghadami S. et al. Densification, solid solution formation, and microstructural investigation of reactive pressureless sintered HfB2-TiB2-SiC-MoSi2 quadruplet composite // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2021. Vol. 47, № 12. P. 16794-16800.

16. Zhang T. et al. Preparation of highly-dense TiB2 ceramic with excellent mechanical properties by spark plasma sintering using hexagonal TiB2 plates // Mater Res Express. Institute of Physics Publishing, 2019. Vol. 6, № 12.

17. Popov O., Avramenko T., Vishnyakov V. Thermal conductivity and thermal shock resistance of TiB2-basedUHTCs enhanced by graphite platelets // Mater Today Commun. Elsevier Ltd, 2021. Vol. 26.

18. Zhang X., Ru H.Q. Microstructure and mechanical property of in-situ synthesized SiC-TiB2 porous ceramic as a function of TiB2 content // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2022. Vol. 48, № 19. P. 27605-27614.

19. Movassagh-Alanagh F. et al. Plasma-enhanced chemical vapor deposition of TiB2 and TiBN hard coatings using BBr3 // Tribol Int. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 179.

20. Lu C.Y. et al. Superimposition of high power impulse and middle frequency magnetron sputtering for fabrication of CrTiBN multicomponent hard coatings // Surf Coat Technol. Elsevier B.V., 2018. Vol. 350. P. 962-970.

109

21. Farhadi K. et al. Characterization of hot pressed SiC whisker reinforced TiB2 based composites // Int J Refract Metals Hard Mater. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 61. P. 8490.

22. Daniel R. et al. Grain boundary design of thin films: Using tilted brittle interfaces for multiple crack deflection toughening // Acta Mater. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 122. P. 130-137.

23. Mayrhofer P.H., Mitterer C. High-temperature properties of nanocomposite TiBxNy and TiBxCy coatings // Surf Coat Technol. Elsevier Sequoia SA, 2000. Vol. 133-134. P. 131-137.

24. Schalk N. et al. Investigation of the origin of compressive residual stress in CVD TiB2 hard coatings using synchrotron X-ray nanodiffraction // Surf Coat Technol. Elsevier B.V., 2014. Vol. 258. P. 121-126.

25. Aouadi S.M. et al. Characterization of TiBN films grown by ion beam assisted deposition // Surf Coat Technol. 2002. Vol. 160, № 2-3. P. 145-151.

26. Mayrhofer P.H., Stoiber M., Mitterer C. Age hardening of PACVD TiBN thin films // Scr Mater. 2005. Vol. 53, № 2. P. 241-245.

27. Yang S. et al. Tribological behavior of nanotwinned TiBN coatings // Vacuum. Pergamon, 2023. Vol. 218. P. 112639.

28. Schalk N., Tkadletz M., Mitterer C. Hard coatings for cutting applications: Physical vs. chemical vapor deposition and future challenges for the coatings community // Surf Coat Technol. Elsevier B.V., 2022. Vol. 429.

29. Zhou S.Y. et al. Effects of modulation period on microstructure, mechanical properties of TiBN/TiN nanomultilayered films deposited by multi arc ion plating // Vacuum. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 126. P. 34-40.

30. The role of copper incorporation on the microstructure, mechanical and tribological properties of TiBN-Cu films by reactive magnetron sputtering -ScienceDirect [Electronic resource]. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838819321188 (accessed: 27.09.2023).

31. Wu N. et al. Effects of TiB2 particle size on the microstructure and mechanical properties of TiB2-based composites // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 45, № 1. P. 1370-1378.

32. Lin J. et al. Effects of CNTs content on the microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered TiB2-SiC ceramics // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 43, № 1. P. 1284-1289.

33. Li X. et al. Preparation of TiB2-SiC composites toughened with interlocking microstructure by self-assembled TiB2 plates // Ceram Int. Elsevier, 2022. Vol. 48, № 4. P. 5119-5129.

34. Zhu J. et al. Design, fabrication and properties of TiB2/TiN/WC gradient ceramic tool materials // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 46, № 5. P. 6497-6506.

35. Foong L.K., Xu C. Hot pressing and microstructural characterization of SiC and TiN added TiB2 ceramics // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2021. Vol. 47, № 3. P. 39463954.

36. Bareiß J.C. et al. CVD diamond coating of steel on a CVD-TiBN interlayer // Surf Coat Technol. Elsevier, 2006. Vol. 201, № 3-4. P. 718-723.

37. Gissler W. Preparation and characterization of cubic boron nitride and metal boron nitride films* // Surface and Interface Analysis. 1994. Vol. 22, № 1-12. P. 139148.

38. Czettl C., Thurner J., Schleinkofer U. Knowledge based coating design of CVD TiN-TiBN-TiB2 architecture // Int J Refract Metals Hard Mater. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 71. P. 330-334.

39. Tian C.X. et al. Ternary and quarternary TiBN and TiBCN nanocomposite coatings deposited by arc ion plating // Surf Coat Technol. Elsevier B.V., 2019. Vol. 359. P. 445-450.

40. Mitterer C. et al. Microstructure and properties of nanocomposite Ti-B-N and Ti-B-C coatings // Surf Coat Technol. 1999. Vol. 120-121. P. 405-411.

41. Niederhofer A. et al. Structural properties, internal stress and thermal stability of nc-TiN/a-Si3N4, nc-TiN/TiSix and nc-(Ti1-yAlySix)N superhard

nanocomposite coatings reaching the hardness of diamond // Surf Coat Technol. Elsevier B.V., 1999. Vol. 120-121. P. 173-178.

42. Shtansky D. V. et al. Hard tribological Ti-B-N, Ti-Cr-B-N, Ti-Si-B-N and Ti-Al-Si-B-N coatings // Surf Coat Technol. Elsevier, 2005. Vol. 200, № 1-4. P. 208-212.

43. Study of the composition and of the mechanical properties of TiBN films obtained by D.C. magnetron sputtering - ScienceDirect [Electronic resource]. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0257897296031398 (accessed: 27.09.2023).

44. Hard tribological Ti-B-N, Ti-Cr-B-N, Ti-Si-B-N and Ti-Al-Si-B-N coatings - ScienceDirect [Electronic resource]. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0257897205003245 (accessed: 27.09.2023).

45. Asempah I. et al. The role of copper incorporation on the microstructure, mechanical and tribological properties of TiBN-Cu films by reactive magnetron sputtering // J Alloys Compd. Elsevier, 2019. Vol. 801. P. 112-122.

46. Movassagh-Alanagh F. et al. Plasma-enhanced chemical vapor deposition of TiB2 and TiBN hard coatings using BBr3 // Tribol Int. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 179.

47. Wang Z. et al. Effects of N2 partial pressure on microstructure and mechanical properties of cathodic arc deposited TiBN/TiAlSiN nano-multilayered coatings // Mater Today Commun. Elsevier Ltd, 2022. Vol. 31.

48. Movassagh-Alanagh F. et al. Plasma-enhanced chemical vapor deposition of TiB2 and TiBN hard coatings using BBr3 // Tribol Int. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 179.

49. Massl S. et al. Investigation of fracture properties of magnetron-sputtered TiN films by means of a FIB-based cantilever bending technique // Acta Mater. 2009. Vol. 57, № 6. P. 1768-1776.

50. Yu L. et al. Microstructure, mechanical and tribological properties of magnetron sputtered VCN films // Surface Engineering. Taylor and Francis Ltd., 2017. Vol. 33, № 12. P. 919-924.

51. Silva F.J.G. et al. Unstressed PACVD diamond films on steel pre-coated with a composite multilayer // Surf Coat Technol. 2005. Vol. 191, № 1. P. 102-107.

52. Movassagh-Alanagh F., Abdollah-Zadeh A. Effects of B/C ratio on the structural and mechanical properties of TiBCN coating deposited by PACVD // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 49, № 16. P. 26191-26204.

53. Stepanov I.B. et al. Investigation of filtered vacuum arc plasma application for TiAlN and TiSiB coatings deposition using ion beam and plasma material processing // Surf Coat Technol. Elsevier B.V., 2016. Vol. 296. P. 20-25.

54. Thewes A. et al. Ti-Si-B-C-N plasma enhanced chemical vapor deposition nanocomposite coatings for high temperature applications // Thin Solid Films. Elsevier

B.V., 2022. Vol. 760.

55. Abbasipour B., Niroumand B., Monir Vaghefi S. M., Abedi M. Tribological behavior of A356-CNT nanocomposites fabricated by various casting techniques // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2019. - T. 29, № 10. - C. 19932004.

56. Torosyan K. S., Sedegov A. S., Kuskov K. V., Abedi M., Arkhipov D. I., Kiryukhantsev-Korneev P. V., Vorotilo S., Moskovskikh D. O., Mukasyan A. S. Reactive, nonreactive, and flash spark plasma sintering of Al2O3/SiC composites— A comparative study // Journal of the American Ceramic Society. - 2020. - T. 103, № 1. -

C. 520-530.

57. Awotunde M. A., Adegbenjo A. O., Ayodele O. O., Okoro A. M., Shongwe M. B., Olubambi P. A. Reactive synthesis of CNTs reinforced nickel aluminide composites by spark plasma sintering // Materials Science and Engineering: A. - 2020. - T. 796. - C. 140070.

58. Sadeghi L., Razavi M., Kalantarian M. M., Rahimipour M. R., Hossein-Zadeh M. Synthesize of V4AlC3 Based MAX Phase Composites by Reactive Spark Plasma Sintering of V2O5:Al:C // Metals and Materials International. - 2020. - T. 27. - C. 52475257.

59. Ghadami S., Taheri-Nassaj E., Baharvandi H. R., Ghadami F. Effect of in situ VSi2 and SiC phases on the sintering behavior and the mechanical properties of HfB2-based composites // Scientific Reports. - 2020. - T. 10, № 1. - C. 16540.

60. Vasylkiv O., Borodianska H., Demirskyi D., Li P., Suzuki T. S., Grigoroscuta M. A., Pasuk I., Kuncser A., Badica P. Bulks of Al-B-C obtained by reactively spark plasma sintering and impact properties by Split Hopkinson Pressure Bar // Scientific Reports. - 2019. - T. 9, № 1. - C. 19484.

61. Wang S., Yuan J., Han W., Yin Z. Microstructure and mechanical properties of B4C-TiB2 composite ceramic fabricated by reactive spark plasma sintering // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2020. - T. 92. - C. 105307.

62. Wang Y., Wang X., Liu C., Su X., Yu C., Su Y., Qiao L., Bai Y. Aluminum titanate based composite porous ceramics with both high porosity and mechanical strength prepared by a special two-step sintering method // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - T. 853. - C. 157193.

63. Massoni N., Le Gallet S., Campayo L., Koch R. J., Misture S. T., Grandjean A., Bernard F. Densification of non-radioactive porous siliceous particles loaded with cesium potassium copper hexacyanoferrate by spark plasma sintering // Journal of the European Ceramic Society. - 2021. - T. 41, № 2. - C. 1506-1513.

64. Azarniya A., Azarniya A., Safavi M. S., Farshbaf Ahmadipour M., Esmaeeli Seraji M., Sovizi S., Saqaei M., Yamanoglu R., Soltaninejad M., Madaah Hosseini H. R., Ramakrishna S., Kawasaki A., Adams S., Reddy M. V. Physicomechanical Properties of Porous Materials by Spark Plasma Sintering // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. - 2020. - T. 45, № 1. - C. 22-65.

65. Li M. Y., Lu L., Dai Z., Hong Y. Q., Chen W. W., Zhang Y. P., Qiao Y. J. Microstructure and mechanical behavior of amorphous Al-Cu-Ti metal foams synthesized by spark plasma sintering // Surface Review and Letters. - 2017. - T. 24.

66. Shishkin A., Drozdova M., Kozlov V., Hussainova I., Lehmhus D. VibrationAssisted Sputter Coating of Cenospheres: A New Approach for Realizing Cu-Based Metal Matrix Syntactic Foams // Metals. - 2017. - T. 7, № 1.

114

67. Fujii T., Tohgo K., Isono H., Shimamura Y. Fabrication of a PSZ-Ti functionally graded material by spark plasma sintering and its fracture toughness // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - T. 682. - C. 656-663.

68. Galatanu M., Enculescu M., Galatanu A. High temperature thermo-physical properties of SPS-ed W-Cu functional gradient materials // Materials Research Express. - 2018. - T. 5, № 2. - C. 026502.

69. Tan C., Wang G., Ji L., Tong Y., Duan X.-M. Investigation on 316L/W functionally graded materials fabricated by mechanical alloying and spark plasma sintering // Journal of Nuclear Materials. - 2016. - T. 469. - C. 32-38.

70. Tang X., Zhang H., Du D., Qu D., Hu C., Xie R., Feng Y. Fabrication of W-Cu functionally graded material by spark plasma sintering method // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2014. - T. 42. - C. 193-199.

71. Tsukamoto H., Komiya Y., Sato H., Watanabe Y. Micromechanics-Based Examination of Thermo-Mechanical Response of ZrO2/Ti Functionally Graded Materials Fabricated by Spark Plasma Sintering: Proceedings of the 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing - Cham: Springer International Publishing, 2016. - C. 1453-1461.

72. Dong P., Wang Z., Wang W., Chen S., Zhou J. Understanding the spark plasma sintering from the view of materials joining // Scripta Materialia. - 2016. - T. 123. - C. 118-121.

73. Grasso S., Tatarko P., Rizzo S., Porwal H., Hu C., Katoh Y., Salvo M., Reece M. J., Ferraris M. Joining of P-SiC by spark plasma sintering // Journal of the European Ceramic Society. - 2014. - T. 34, № 7. - C. 1681-1686.

74. Miriyev A., Stern A., Tuval E., Kalabukhov S., Hooper Z., Frage N. Titanium to steel joining by spark plasma sintering (SPS) technology // Journal of Materials Processing Technology. - 2013. - T. 213, № 2. - C. 161-166.

75. Rizzo S., Grasso S., Salvo M., Casalegno V., Reece M. J., Ferraris M. Joining of C/SiC composites by spark plasma sintering technique // Journal of the European Ceramic Society. - 2014. - T. 34, № 4. - C. 903-913.

76. Ai T. T., Fei Y. H., Deng Z. F., Li W. H., Feng X. M., Yuan X. Q., Niu Q. F. Enhanced toughness and strength of multi-laminated TiAl composite sheets reinforced by periodic titanium alloy layers and carbides particles // Materials Express. - 2018. - T. 8, № 4. - C. 361-367.

77. Chen C., Qian S. F., Liu R., Wang S., Liao B., Zhong Z. H., Cao L. F., Coenen J. W., Wu Y. C. The microstructure and tensile properties of W/Ti multilayer composites prepared by spark plasma sintering // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - T. 780. - C. 116-130.

78. Meng Y., Qiang W. J., Pang J. Q. Fabrication and Microstructure of Laminated HAP-45S5 Bioglass Ceramics by Spark Plasma Sintering // Materials. - 2019. - T. 12, № 3.

79. Chen C., Qian S. F., Wang S., Liu R., Liao B., Niu L., Zhong Z. H., Lu P., Li P., Cao L. F., Coenen J. W., Wu Y. C. The microstructure and property of W/Ti multilayer composites prepared by spark plasma sintering // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. - 2019. - T. 79. - C. 138-144.

80. Tokita M. Development of large-size ceramic/metal bulk FGM fabricated by spark plasma sintering // Materials Science Forum. - 1999. - T. 308-311. - C. 83- 88.

81. Diouf S., Fedrizzi A., Molinari A. A fractographic and microstructural analysis of the neck regions of coarse copper particles consolidated by spark plasma sintering // Materials Letters. - 2013. - T. 111. - C. 17-19.

82. Song X., Liu X., Zhang J. Mechanism of conductive powder microstructure evolution in the process of SPS // Science in China Ser. E Engineering & Materials Science. - 2005. - T. 48, № 3. - C. 258-269.

83. Song X., Liu X., Zhang J. Neck Formation and Self-Adjusting Mechanism of Neck Growth of Conducting Powders in Spark Plasma Sintering // Journal of the American Ceramic Society. - 2006. - T. 89, № 2. - C. 494-500.

84. Riaz A., Witte K., Bodnar W., Hantusch M., Schell N., Springer A., Burkel E. Structural changes and pseudo-piezoelectric behaviour of field assisted sintered calcium titanate // Materialia. - 2021. - T. 15. - C. 100998.

85. Kudryashov V. A., Godin S. M., Vadchenko S. G., Rogachev A. S. An Experimental Apparatus for Modeling the Processes of Electric Spark Plasma Sintering // Instruments and Experimental Techniques. - 2020. - T. 63, № 1. - C. 77-80.

86. Vityaz P. A., Kaptsevich V. M., Belyavin K. E., Prezhina T. E., Kerzhentseva L. F., Govorov V. G. Contact Formation during the Electric-Pulse Sintering of a Titanium-Alloy Powder // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics. - 1990. - T. 29, № 7. - C. 527-529

87. Doleker K. M., Erdogan A., Zeytin S. Laser re-melting influence on isothermal oxidation behavior of electric current assisted sintered CoCrFeNi, CoCrFeNiAl0.5 and CoCrFeNiTi0.5Al0.5 high entropy alloys // Surface & Coatings Technology. - 2021. -T. 407. - C. 126775.

88. Ramirez-Vinasco D., Leon-Patino C. A., Nanko M., Aguilar-Reyes E. A. Consolidation behaviour of Cu/AlN composites by pulse electric current sintering of copper-coated aluminium nitride precursors // Powder Technology. - 2021. - T. 377. -C. 723-732.

89. Kawakami Y., Sakamaki T., Misawa T., Endo K., Kawahara M. Investigation of PECS Current Pass and Temperature Distribution on Sintered Al-Cu Eutectic Alloy // Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. - 2020. - T. 67, № 11. -C. 649-655.

90. Lee W. H., Seong J. G., Yoon Y. H., Jeong C. H., Van Tyne C. J., Lee H. G., Chang S. Y. Synthesis of TiC reinforced Ti matrix composites by spark plasma sintering and electric discharge sintering: A comparative assessment of microstructural and mechanical properties // Ceramics International. - 2019. - T. 45, № 7. - C. 8108-8114.

91. Liu J. M., Huang R. X., Zhang R. B., Liu G. H., Wang X. L., Jia Z. D., Wang L. M. Mechanism of flash sintering with high electric field: In the view of electric discharge and breakdown // Scripta Materialia. - 2020. - T. 187. - C. 93-96.

92. Hu Z. Y., Zhang Z. H., Cheng X. W., Wang F. C., Zhang Y. F., Li S. L. A review of multi-physical fields induced phenomena and effects in spark plasma sintering: Fundamentals and applications // Materials & Design. - 2020. - T. 191.

93. Zhang Z.-H., Liu Z.-F., Lu J.-F., Shen X.-B., Wang F.-C., Wang Y.-D. The sintering mechanism in spark plasma sintering - Proof of the occurrence of spark discharge // Scripta Materialia. - 2014. - T. 81. - C. 56-59.

94. Frei J. M., Anselmi-Tamburini U., Munir Z. A. Current effects on neck growth in the sintering of copper spheres to copper plates by the pulsed electric current method // Journal of Applied Physics. - 2007. - T. 101, № 11. - C. 114914.

95. Aleksandrova E. V., Ilyina A. M., Grigoryev E. G., Olevsky E. A., Bordia R. Contribution of Electric Current into Densification Kinetics During Spark Plasma Sintering of Conductive Powder // Journal of the American Ceramic Society. - 2015. -T. 98, № 11. - C. 3509-3517.

96. Yanagisawa O., Kuramoto H., Matsugi K., Komatsu M. Observation of particle behavior in copper powder compact during pulsed electric discharge // Materials Science and Engineering: A. - 2003. - T. 350, № 1. - C. 184-189.

97. Wang S. W., Chen L. D., Kang Y. S., Niino M., Hirai T. Effect of plasma activated sintering (PAS) parameters on densification of copper powder // Materials Research Bulletin. - 2000. - T. 35, № 4. - C. 619-628.

98. Aman Y., Garnier V., Djurado E. Pressure-less spark plasma sintering effect on non-conventional necking process during the initial stage of sintering of copper and alumina // Journal of Materials Science. - 2012. - T. 47, № 15. - C. 5766-5773

99. Guyot P., Rat V., Coudert J. F., Jay F., Maître A., Pradeilles N. Does the Branly effect occur in spark plasma sintering? // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2012. - T. 45, № 9. - C. 092001.

100. Song X. Y., Liu X. M., Zhang J. X. Mechanism of conductive powder microstructure evolution in the process of SPS // Science in China Series EEngineering & Materials Science. - 2005. - T. 48, № 3. - C. 258-269.

101. Song X. Y., Liu X. M., Zhang J. X. Neck formation and self-adjusting mechanism of neck growth of conducting powders in spark plasma sintering // Journal of the American Ceramic Society. - 2006. - T. 89, № 2. - C. 494-500.

102. Trapp J., Semenov A., Eberhardt O., Nothe M., Wallmersperger T., Kieback

B. Fundamental principles of spark plasma sintering of metals: part II - about the

118

existence or non-existence of the 'spark plasma effect' // Powder Metallurgy. - 2020. -T. 63, № 5. - C. 312-328.