Page 126 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

ВПЛИВ КРИСТАЛІЧНОЇ СТРУКТУРИ
НА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДОДЕКАБОРИДІВ
РІДКІСНОЗЕМЕЛЬНИХ МЕТАЛІВ ТА ЦИРКОНІЮ

1
2
В. В. ОДІНЦОВ , О. В. КОРІНЬ
1
Херсонський державний університет;
2
Херсонський державний аграрний університет
Вперше визначено модулі нормальної пружності (модуль Юнґа) та зсуву, коефіцієнт
поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона) гарячопресованих додекаборидів з
використанням основних теплових характеристик додекаборидів рідкісноземельних
металів і цирконію YB 12 , TbB 12 , DyB 12 , HoB 12 , ErB 12 , TmB 12 , YbB 12 , LuB 12 , ZrB 12 та
експериментальних методів статичних і динамічних досліджень. Числові розрахун-
кові і експериментальні значення механічних параметрів збіглися. Модуль пружнос-
ті додекаборидів у ≈ 2 рази менший, ніж у чистого бору і не зростає, як теоретично
передбачено у ряду МеВ 4 → МеВ 6 → МеВ 12 . Це можна пояснити особливостями
будови кристалічної решітки додекаборидних фаз, довжинами зв’язків В–В, Ме–В,
Ме–Ме, силами взаємодії між атомами в цих фазах.
Ключові слова: додекабориди рідкісноземельних металів та цирконію, механічні
характеристики, модуль Юнґа, модуль зсуву, коефіцієнт Пуассона, кристалічна ре-
шітка, довжина зв’язків, сили взаємодії.
У сучасних галузях промисловості (хімії, металургії, машинобудуванні, ра-
діоелектроніці, авіа- та ракетобудуванні, атомній та військовій техніці) традицій-
ні метали та їхні чисельні сплави вже не задовольняють вимоги з хімічної трив-
кості, питомої густини та фізико-механічних властивостей, особливо в умовах
великих механічних навантажень, за високотемпературних режимів і в корозив-
них середовищах. Науковий прогрес, економічні та екологічні показники знач-
ною мірою визначають характеристики конструкційних матеріалів, які викорис-
товують для випуску різних видів товарної продукції. Створення нових класів
конструкційних матеріалів на основі рідкісноземельних металів (РЗМ), карбону,
кремнію, бору та інших елементів у вигляді карбідів, силіцидів, боридів та ком-
позицій з цих сполук робить актуальним поглиблене наукове дослідження їхніх
фізико-хімічних та механічних властивостей. До таких матеріалів впевнено мож-
на віднести додекаборидні фази РЗМ та цирконію зі структурою типу UB 12.
Фізико-хімічні властивості цих тугоплавких сполук вивчені недостатньо [1–4],
особливо їхні механічні та міцнісні характеристики. Лише в праці [5] вказано, що
границя міцності за згину для YB 12 становить 165 GPа (пористість спечених у ва-
куумі зразків 22...26%), а в праці [2] наведені розрахункові значення модуля
пружності додекаборидів РЗМ.
Мета роботи – дослідити основні механічні властивості кубічних додекабо-
ридів зі структурою UB 12, а саме оцінити шляхом розрахунків (за відомими фор-
мулами) модулі Юнґа та зсуву, коефіцієнт Пуассона та визначити експеримен-
тально статичним та динамічним методами модуль Юнґа; встановити зв’язок цих
характеристик з особливостями кристалічної будови додекаборидних фаз та
вплив атомів металу на механічні властивості додекаборидів.

Контактна особа: В. В. ОДІНЦОВ, e-mail: V.1tsov@mail.ru
125