Микроструктура, упругие и неупругие свойства частично графитизированных биоморфных углеродов

Исследованы микроструктурные характеристики и амплитудные зависимости модуля Юнга $E$ и внутреннего трения (логарифмического декремента $\delta$) биоуглеродных матриц, полученных карбонизацией дерева бука при температурах $T_{\text{carb}}$ = 850–1600$^\circ$С в присутствии никельсодержащего катализатора. Методами рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии показано, что использование Ni-катализатора при карбонизации приводит к частичной графитизации биоуглеродов при $T_{\text{carb}}\ge$ 1000$^\circ$C: графитовая фаза формируется в виде глобул с размерами 50–100 nm при $T_{\text{carb}}$ = 1000$^\circ$C и 0.5–3.0 $\mu$m при $T_{\text{carb}}$ = 1600$^\circ$C. Получены зависимости $E(T_{\text{carb}})$ и $\delta(T_{\text{carb}})$, на которых выявлены три характерные области изменения модуля Юнга и декремента с температурой карбонизации: $E$ увеличивается и $\delta$ уменьшается в интервалах $T_{\text{carb}}<$ 1000$^\circ$C и $T_{\text{carb}}>$ 1300$^\circ$C, в интервале 1000 $<T_{\text{carb}}<$ 1300$^\circ$C происходит резкое падение $E$ и рост $\delta$. Обнаруженное поведение $E(T_{\text{carb}})$ и $\delta(T_{\text{carb}})$ для карбонизированных в присутствии никеля биоуглеродов коррелирует с эволюцией их микроструктуры. Наибольшие величины $E$ получены для образцов с $T_{\text{carb}}$ = 1000 и 1600$^\circ$С, однако образцы с $T_{\text{carb}}$ = 1600$^\circ$С показали более высокую склонность к микропластичности, обусловленную наличием значительно большей по размерам и общему объему глобулярной фазы графита.