Анотація до роботи:

Гнилиця І.Д. Формування структури та зміцнення керамічних матеріалів на основі нітриду кремнію при високотемпературному деформуванні.– Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – Матеріалознавство. – Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, 2005.

Дисертація присвячена отриманню структурно зміцненого нітридокремнієвого матеріалу шляхом деформаційної обробки вільноспеченої нітридокремнієвої кераміки на основі встановлення закономірностей формування структури і механічних властивостей при високотемпературному деформуванні та під дією високих тисків. Проведено деформування щільних спечених матеріалів на основі b-Si₃N₄ шляхом екструзії по прямій схемі та в комірках високого тиску. Встановлено характер кривої швидкості деформації при екструзії, вплив на неї технологічних параметрів та стану матеріалу і запропоновано емпіричне рівняння для її опису. Встановлено, що після екструзії матеріал містить підвищену кількість анізометричних зерен b-Si₃N₄, переважна більшість яких орієнтовані вздовж напрямку деформування. Показано, що причиною формування направленої структури є градієнтний напружений стан матеріалу в зоні деформації. Запропоновано модель мікромеханізму високотемпературного деформування нітридокремнієвих матеріалів, в рамках якої показано вплив кожного механізму переносу маси на швидкість деформації і формування структури. При деформуванні в комірках високого тиску за рахунок формування матеріалу з малими розмірами областей когерентного розсіювання отримані значення HV10 до 18 ГПа і К_1С до 8,2 МПам^1/2. В екструдованому матеріалі в площині перпендикулярній напрямку екструзії отримано значення К_1С – 12 МПам^1/2 при HV10 ~ 16 ГПа.

1. Проведено деформування спечених матеріалів на основі нітриду кремнію з початковою щільністю 95-96 % від теоретичної шляхом прямої екструзії в діапазоні температур 1750-1850 ⁰С при питомому тиску 15-50 МПа з кутом перехідного конуса 40⁰ і ступенем обтиску до 80 % та в камері високого тиску типу “тороїд” в діапазоні температур 1000-1600 ⁰С і тисків 4-5 ГПа.

2. Показано, що підвищення механічних характеристик після екструзії здійснюється за рахунок формування текстури. При цьому міцність при згині збільшується до 850 МПа, а значення К_1С зростає до 12 МПам^1/2. Показано, що зміцнення при обробці високими тисками здійснюється за рахунок формування структури з малими розмірами областей когерентного розсіювання і формування розгалуженого каркасу з міжзернової фази. При цьому отримано матеріали з HV10 до 17,9 ГПа і К_1С до 9,4 МПам^1/2.

3. Показано, що деформування проходить за рахунок зернограничного ковзання частин і в’язкого плину міжзернової фази з участю повороту видовжених зерен і дифузійних процесів розчинення-осадження.

4. Показано, що стадійність кінетики деформації викликана переходом від зернограничного ковзання за участі вязкого плину міжзернової фази на початкових стадіях до зернограничного ковзання по тонких шарах незакристалізованої міжзернової фази на стадії сталого деформування за рахунок кристалізації міжзернової фази.

5. Показано, що формування текстури матеріалу при екструзії здійснюється за рахунок градієнтного поля напружень, яке призводить до виникнення моментних напружень і повороту видовжених зерен b-фази та до направленого росту видовжених зерен.

Публікації автора:

1. Криль Я.А., Гнилиця І.Д., Дрогомирецький Я.М. Підвищення механічних властивостей керамічних матеріалів на основі нітриду кремнію для обладнання нафтогазових галузей // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу.- Івано-Франківськ.- Факел.- 2001.- №1.- С.61-65.

2. Криль Я.А., Гнилиця І.Д. Кінетика ущільнення і формування мікроструктури в кераміці на основі нітриду кремнію при спіканні // Порошковая металлургия.- 2002. -№ 7/8.-С.29-34.

3. Гнилиця І.Д., Криль Я.А. Підвищення механічних властивостей нітридокремнієвої кераміки у процесі високотемпературного деформування // Порошковая металлургия.- 2005.- № 9-10.- С.60-65.

4. Я.А.Крыль, И.Д.Гнылыця, Н.В.Даниленко, В.М.Верещака. Высокотемпературная екструзия нитридокремниевой керамики // Современные проблемы физического материаловедения. Ч. I: Сб. науч. тр. / НАН Украины. Ин-т пробл. материаловедения им. И.Н. Францевича; Редкол.: Скороход В.В. (отв. ред.). – Киев, 1999. - С. 157-167.

5. Гнылыця И.Д., Крыль Я.А. Формирование структуры при высокотемпературной экструзии нитридокремниевой керамики // Тезисы Междунар. конф. “Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике”.- Киев (Украина).- 2003. - С. 39-40.

6. Криль Я.А., Гнилиця І.Д. Перспективи використання структурно зміцнених матеріалів на основі Si₃N₄ для виробництва деформуючого інструменту // Тези 6-ї Міжнарод. конф. “Породоруйнівний і металообробний інструмент – техніка, технологія його виготовлення і застосування”.- Київ (Україна).- 2003. - С. 288-289.

7. Гнылыця И.Д., Крыль Я.А. Повышение механических свойств нитридокремниевой керамики в процессе высокотемпературного деформирования // Тезисы 3-й Междунар. конф. “Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий” (MEE-2004).- Киев (Украина).- 2004. - С. 443-444.