Синтез композитов на основе модифицированных кремнием детонационных наноалмазов

Abstract

Разработаны научные подходы формирования композиционных материалов типа «наноалмаз–наноструктурный SiC». Показано, что в результате вакуумной термообработки происходит графитизация наноалмазов и формирование на их поверхности наноструктурного графитоподобного покрытия. При этом уменьшение массы порошка наноалмазов после вакуумного отжига достигает 20 – 30 мас. % за счет удаления кислородсодержащих поверхностных функциональных групп, физически и химически адсорбированной воды. В соответствии с разработанной технологией химико-термическое модифицирование наноалмазов кремнием проводили путем их отжига в восстановительной атмосфере в диапазоне температур 873–1273 К в присутствии галогенидов кремния. На основе модифицированных углеродом и кремнием наноалмазов в условиях вакуумного отжига получен композиционный наноструктурный порошок наноалмаз – SiC с размером частиц от 0,1 до 5 мкм. В результате термобарического спекания модифицированного порошка в диапазоне давлений 1,0 – 2,5 ГПа на его основе формируется компактный алмазный композиционный материал, состоящий из поликристаллических алмазных зерен размером 0,2 – 0,5 мкм. При этом размер алмазных субзерен составляет 50 – 100 нм, а между крупными поликристаллическими зернами отмечается присутствие наноалмазов размером 10 – 20 нм. В результате размола синтезированных компактов получен поликристаллический алмазный микропорошок с размером частиц до 50 мкм, характеризуемый субмикро- и нанокристаллической структурой. Вследствие иерархической структуры у спеченных частиц (частица–зерно–субзерно–наноалмазный кристаллит), порошки на основе полученного материала перспективны в технологиях финишной обработки хрупких неметаллических материалов.