Свойства и области технического применения керамики из механически синтезированного гексаалюминатов бария и лантана, страница 8

Ещё одной особенностью является способность кристаллов как бы прорастать друг через друга. Вероятно, это связано с одновременной кристаллизацией  кристаллов из расплава, а не с прорастанием их друг в друга.

Следующую особенность строения плавленного ГАБа удалось первоначально обнаружить при просмотре поперечных сколов. Оказалось, что гексагональные кристаллы на самом деле представляют собой пакеты кристаллических пластинок. На рис. 10  хорошо видно это пластинчатое строение гексагональных кристаллов  и “прорастание” кристаллов друг в друга. По подобным фотографиям удалось установить, что минимальная толщина пластинок в гексагональных пакетах составляет 0.4-1 мкм.

Следует отметить, что все полученные результаты относятся к естественной, можно даже сказать  к равновесной структуре ГАБа, так как  образцы получены при кристаллизации расплава. Видимо, именно особенностями структуры гексаалюмината бария и объясняется тот повышенный интерес к этому соединению в последнее время.

Понятно, что структура, состоящая из плотноупакованных пакетов пластин, ориентированных под различными углами друг к другу, должна обладать очень высокой прочностью. Получается как бы самоармированная структура. И разбираться она будет, в отличие от искусственно созданных композиционных материалов, только при плавлении.

Известно, что созданные искусственно композиционные материалы (за счет введения в матрицу нитевидных кристаллов (НК), волокон или путем дисперсионного упрочнения) сильно теряют свои прочностные свойства начиная с некоторой температуры, т.к. начинается взаимодействие матрицы с чужеродными для нее материалами, и это естественно. Для самоармированных материалов, типа плавленного ГАБа, прочностные характеристики должны сохраняться вплоть до температуры плавления. Пакеты пластинчатых кристаллов будут разбираться только при плавлении.

И в этом отношении гексаалюминат бария подобен, так называемым эвтектическим сплавам (например, сплавы типа Ni₃Al+Ni₃Nb или Co+TaC). В результате направленной кристаллизации получают тоже слоистые структуры, состоящие из чередующихся слоев Ni₃Al и Ni₃Nb или Co и TaC. Разбираются эти слои при температуре плавления эвтектики.

В случае проведения реакции СВС в атмосфере кислорода, горение протекает более бурно, с кипением и частичным разбрызгиванием расплава. Поверхность образца, в этом случае, получается более гладкая и ровная. Выступающих над поверхностью кристаллов ГАБа уже практически не встречается. Напротив, наблюдаются почти сферические частицы диаметром 20-150 мкм, образующиеся в результате частичного разбрызгивания расплава, и их сравнительно немного. Представляют они интерес с той точки зрения, что на них хорошо видна зависимость механизма кристаллизации расплава гексаалюмината от условий теплоотвода. В случае больших капель (диаметром ~ 80-150 мкм), которые хорошо приплавляются к поверхности основного образца и, следовательно, имеют хороший теплоотвод, в результате кристаллизации образуется пластинчатая структура (рис. 11). Между пластинками гексаалюмината имеются несплошности (рис. 12). В случае же мелких капель (диаметром ~ 20-40 мкм) в результате кристаллизации образуется дендритная структура (рис. 13).

В литературе температура плавления ГАБа не приводится, отсутствует также диаграмма состояния системы BaO - Al₂O₃. Поэтому была предпринята попытка определить Т_пл методом “свидетеля”. Это довольно широко используемый в горении высокотемпературных СВС-систем метод, когда в исходную шихту помещают кусочки металлов или соединений с известными температурами плавления. В описываемых экспериментах использованы танталовые брусочки размером 2´2´12 мм и кусочки вольфрамовой проволоки диаметром 2 мм. Тантал в волне СВС этой системы плавится всегда (Т_пл=3000⁰С). Вольфрамовая проволока также плавится, но не всегда. Неоднозначность с плавлением вольфрама в волне СВС похоже связана с тем, что температура горения незначительно превышает Т_{пл w}=3380⁰С. А так как 2 мм проволока является хорошим проводником тепла, особенно в порошковой смеси, то и плавится она не всегда.