ОЦЕНКА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ РЕАКЦИОННО-СПЕЧЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА БОРА


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-3-49-54

Полный текст:


Аннотация

Приведены результаты изучения трещиностойкости реакционно-спеченных пропитанных жидким кремнием композиционных материалов В4С‒SiC методами индентирования и излома. При увеличении количества В4С в реакционно-спеченном материале повышается его хрупкость. При добавлении в композиционный материал до 30 мас. % SiC можно повысить его трещиностойкость от 3,40 до 4,02 МПа·м1/2 (при испытаниях разными методами). Материал разрушается преимущественно по интеркристаллитному (межзеренному) механизму. Керамика, содержащая более 90 мас. % В4С, разрушается частично по транскристаллитному механизму.


Об авторе

С. Н. Перевислов
ФГБУН «Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН», Санкт-Петербург
Россия
Д. т. н.


Список литературы

1. Перевислов, С. Н. Высокоплотная керамика на основе карбида бора / С. Н. Перевислов, П. В. Щербак, М. В. Томкович // Новые огнеупоры. ― 2018. ― № 1. ― С. 33‒37. https://doi.org/10.17073/1685-4518-2018-1-33-37.

2. Perevislov, S. N. High-density boron carbide ceramics / S. N. Perevislov, P. V. Shcherbak, M. V. Tomkovich // Refract. Ind. Ceram. ― 2018. ― Vol. 59, № 1. ― P. 32‒36.

3. Cho, N. Density- and hardness-optimized pressureless sintered and post-hot isostatic pressed B4C / N. Cho, Z. Bao, R. F. Speyer // J. Mater. Res. ― 2005. ― Vol. 20, № 8. ― Р. 2110‒2116.

4. Du, X. Hot-pressing kinetics and densification mechanisms of boron carbide / X. Du, Z. Zhang, Y. Wang [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. ― 2015. ― Vol. 98, № 5. ― Р. 1400‒1406.

5. Hayun, S. Dynamic response of B4C‒SiC ceramic composites / S. Hayun, N. Frage, M. P. Dariel [et al.] // Ceramic Armor and Armor Systems II. ― 2006. ― Vol. 178. ― P. 147‒156.

6. Zhang, C. P. Studies on the RBBC ceramics fabricated by reaction bonded SiC / C. P. Zhang, H. Q. Rue, X. Y. Yue, W. Wang // Rare Metal Mat. Eng. ― 2011. ― Vol. 40. ― Р. 536‒539.

7. Голубева, Н. А. Исследование свойств реакционно-спеченного карбида бора / Н. А. Голубева, Л. А. Плясункова, И. Ю. Келина [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2014. ― № 10. ― С. 42‒46. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2014-10-42-46.

8. Golubeva, N. A. Study of reaction-bonded boron carbide properties / N. A. Golubeva, L. A. Plyasunkova, I. Yu. Kelina [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2015. ― Vol. 55, № 5. ― Р. 42‒46.

9. Dariel, M. P. Reaction bonded boron carbide: recent developments / M. P. Dariel, N. Frage // Advances in Applied Ceramics. ― 2012. ― Vol. 111, № 5/6. ― Р. 301‒310.

10. Перевислов, С. Н. Фазовый состав и микроструктура реакционно-связанных материалов на основе карбида бора / С. Н. Перевислов, П. В. Щербак, М. В. Томкович // Новые огнеупоры. ― 2018. ― № 4. ― С. 96‒100. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-4-96-100.

11. Perevislov, S. N. Phase composition and microstructure of reaction-bonded boron-carbide materials / S. N. Perevislov, P. V. Shcherbak, M. V. Tomkovich // Refract. Ind. Ceram. ― 2018. ― Vol. 59, № 4. ― P. 1‒5.

12. Wang, Y. The effect of porous carbon preform and the infiltration process on the properties of reaction-formed SiC / Y. Wang, S. Tan, D. Jiang // Carbon. ― 2004. ― Vol. 42, № 8. ― Р. 1833‒1839.

13. Margiotta, J. C. Formation of dense silicon carbide by liquid silicon infiltration of carbon with engineered structure / J. C. Margiotta, D. Zhang, D. C. Nagle, C. E. Feeser // J. Mater. Res. ― 2008. ― Vol. 23, № 5. ― Р. 1237‒1248.

14. Barick, P. Effect of particle size on the mechanical properties of reaction bonded boron carbide ceramics / P. Barick, D. C. Jana, N. Thiyagarajan // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, № 1. ― Р. 763‒770.

15. Zhang, C. Coarsening of boron carbide grains during the infiltration of porous boron carbide preforms by molten silicon / C. Zhang, H. Ru, H. Zong [et al.] // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42, № 16. ― Р. 18681‒18691.

16. Sun, L. Determining indentation fracture toughness of ceramics by finite element method using virtual crack closure technique / L. Sun, D. Ma, L. Wang [et al.] // Engineering Fracture Mechanics. ― 2018. ― Vol. 197, № 6. ― P. 151‒159.

17. Dai, F. A semi-circular bend technique for determining dynamic fracture toughness / F. Dai, R. Chen, K. Xia // Experimental Mechanics. ― 2010. ― Vol. 50, № 6. ― P. 783‒791.

18. Moradkhani, A. Determination of fracture toughness using the area of micro-crack tracks left in brittle materials by Vickers indentation test / A. Moradkhani, H. Baharvandi, M. Tajdari, H. Latifi, J. Martikainen // J. Adv. Ceram. ― 2013. ― Vol. 2, № 1. ― P. 87‒102.

19. Perevislov, S. N. Effect of Si additions on the microstructure and mechanical properties of hot-pressed B4C / S. N. Perevislov, A. S. Lysenkov, S. V. Vikhman // Inorg. Mater. ― 2017. ― Vol. 53, № 4. ― P. 376‒380.

20. Li, X. Reaction-bonded B4C with high hardness / X. Li, D. Jiang, J. Zhang [et al.] // International Journal of Applied Ceramic Technology. ― 2016. ― Vol. 13, № 3. ― Р. 584‒592.

21. Hayun, S. The effect of particle size distribution on the microstructure and the mechanical properties of boron carbide-based reaction-bonded composites / S. Hayun, A. Weizmann, M. P. Dariel, N. Frage // International Journal of Applied Ceramic Technology. ― 2009. ― Vol. 6, № 4. ― P. 492‒500.

22. Nesmelov, D. D. Reaction sintered materials based on boron carbide and silicon carbide / D. D. Nesmelov, S. N. Perevislov // Glass and Ceramics. ― 2015. ― Vol. 71, № 9/10. ― P. 313‒319.

23. Frage, N. The effect of the sintering atmosphere on the densification of B4C ceramics / N. Frage, L. Levin, M. P. Dariel // J. Solid State Chem. ― 2004. ― Vol. 177, № 2. ― P. 410‒414.

24. Hayun, S. Rim region growth and its composition in reaction bonded boron carbide composites with core-rim structure / S. Hayun, A. Weizmann, H. Dilman [et al.] // J. Phys. : сonference series. ― IOP Publishing. ― 2009. ― Vol. 176, № 1. ― P. 1‒7.

25. Mallick, D. Development of multi-phase B‒Si‒C ceramic composite by reaction sintering / D. Mallick, T. K. Kayal, J. Ghosh [et al.] // Ceram. Int. ― 2009. ― Vol. 35, № 4. ― Р. 1667‒1669.

26. Perevislov, S. N. Properties of SiC and Si3N4 based composite ceramic with nanosize component / S. N. Perevislov, D. D. Nesmelov // Glass and Ceramics. ― 2016. ― Vol. 73, № 7/8. ― P. 249‒252.

27. Perevislov, S. N. Hot-pressed ceramic SiC‒YAG materials / S. N. Perevislov, A. S. Lysenkov, D. D. Titov, M. V. Tomkovich // Inorg. Mater. ― 2017. ― Vol. 53, № 2. ― P. 206‒211.

28. Xu, S. Reaction forming of silicon carbide ceramic using phenolic resin derived porous carbon preform / S. Xu, G. Qiao, D. Li [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2009. ― Vol. 29, № 11. ― Р. 2395‒2402.

29. Chae, J. H. Mechanical properties of B4C ceramics fabricated by a hot-press sintering / J. H. Chae, J. S. Park, J. P. Ahn, K. H. Kim // J. Korean Ceram. Soc. ― 2009. ― Vol. 46, № 1. ― Р. 81‒85.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Перевислов С.Н. ОЦЕНКА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ РЕАКЦИОННО-СПЕЧЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА БОРА. Новые огнеупоры. 2019;(3):49-54. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-3-49-54

For citation: Perevislov S.N. Evaluation of the crack resistance of reactive sintered composite materials based on boron carbide. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2019;(3):49-54. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-3-49-54

Просмотров: 126

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)