.png)
.png)
Email this article 
Influence of nanosized particles of zirconium and aluminum oxides on the properties of materials based on the Si-B4C-ZrB2 composition
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-8-18-22
Abstract
The effect of nanosized particles of ZrO2 and Al2O3 on physicomechanical properties (elastic modulus, flexural strength, microhardness), phase composition, and also the microstructure of materials based on Si-B4C-ZrB2 is studied. After heat treatment in air in an electric furnace, a borosilicate glass-forming melt was obtained by a reaction method, which had an encapsulating effect on the starting components. As a result, gradient glassceramic materials were obtained in which the surface glass-ceramic layer protects the underlying layers from oxidation. This approach can be used to obtain protective coatings for carbon materials. It is shown that the introduced additives improve the mechanical properties of the composites.
About the Authors
A. N. NikolaevRussian Federation
I. B. Ban'kovskaya
Russian Federation
S. N. Perevislov
Russian Federation
References
1. Баньковская, И. Б. Нанотехнология капсулирования борида циркония при формировании жаростойких покрытий / И. Б. Баньковская, М. П. Сёмов, А. Е. Лапшин, Т. Г. Костырева // Физика и химия стекла. ― 2005. ― Т. 31, № 4. ― С. 581-588.
2. Ban’kovskaya, I. B. Nanotechnology for encapsulating zirconium boride upon formation of heatresistant coating / I. B. Ban’kovskaya, M. P. Semov, A. E. Lapshin, T. G. Kostyreva // Glass Phys. Chem. (Engl. transl.). ― 2005. ― Vol. 31, № 4. ― Р. 4, 433-438.
3. Yan, Y. In situ synthesis of ultrafine ZrB2-SiC composite powders and the pressureless sintering behaviors / Y. Yan, H. Zhang, Z. Huang, J. Liu, D. Jiang // J. Am. Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 91, № 4. ― P. 1372-1376.
4. Zhang, S. C. Pressureless densification of zirconium diboride with boron carbide additions / S. C. Zhang, G. E. Hilmas, W. G. Fahrenholtz // J. Am. Ceram. Soc. ― 2006. ― Vol. 89, №. 5. ― P. 1544-1550.
5. Chamberlain, A. L. Pressureless sintering of zirconium diboride / A. L. Chamberlain, W. G. Fahrenholtz, G. E. Hilmas // J. Am. Ceram. Soc. ― 2006. ― Vol. 89, № 2. ― P. 450-456.
6. Zimmermann J. W. Fabrication and properties of reactively hot pressed ZrB2‒SiC ceramics / J. W. Zimmermann, G. E. Hilmas, W. G. Fahrenholtz, F. Monteverde, A. Bellosi // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2007. ― Vol. 27, № 7. ― P. 2729-2736.
7. Monteverde, F. Processing and properties of zirconium diboride-based composites / F. Monteverde, A. Bellosi, S. Guicciardi // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2002. ― Vol. 22, № 3. ― P. 279-288.
8. Li, W. Preparation, microstructure and mechanical properties of ZrB2‒ZrO2 ceramics / W. Li, X. Zhang, C. Hong, W. Han, J. Han // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2009. ― Vol. 29, № 4. ― P. 779-786.
9. Zhu, S. Influence of silicon carbide particle size on the microstructure and mechanical properties of zirconium diboride-silicon carbide ceramics / S. Zhu, W. G. Fahrenholtz, G. E. Hilmas // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2007. ― Vol. 27, № 4. ― P. 2077-2083.
10. Баньковская, И. Б. Синтез и исследование жаростойких покрытий на основе композиции кремний ― карбид бора - борид циркония ― оксид алюминия / И. Б. Баньковская, А. Н. Николаев, Д. В. Коловертнов, И. Г. Полякова // Физика и xимия стекла. ― 2018. ― Т. 44. ― С. 345-355.
11. Николаев, А. Н. Исследование морфологии и твердости покрытий на основе композиции Si-B4C-ZrB2 / А. Н. Николаев, И. Б. Баньковская, К. Э. Пугачев, Д. В. Коловертнов // Физика и химия стекла. ― 2019. ― Т. 45, № 2. ― С. 196-200.
12. Xinghong, Zhang. Preoxidation and crack-healing behavior of ZrB2-SiC ceramic composite / Xinghong Zhang, Lin Xu, Shanyi Du, Wenbo Han, Jiecai Han // J. Am. Ceram. Soc. ― 2008. ― № 91 [12] ― P. 4068-4073.
13. Xue, Dong. High-temperature elasticity of fibrous ceramics with a bird’s nest structure / Xue Dong, Jiachen Liu, Ruihua Hao [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2013. ― Vol. 33. ― P. 3477-3481.
14. Rehman, Sahibzada Shakir. Microstucture and mechanical properties of B4C based ceramics with Fe3Al as sintering aid by spark plasma sintering / Sahibzada Shakir Rehman, Wei Ji, Shahzad Ahmad Khan [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2014. ― Vol. 34. ― P. 2169-2175.
15. Zhou, W. Novel laser additive manufactured Mobased composite with enhanced mechanical and oxidation properties / W. Zhou, K. Kikuchi, N. Nomura, K. Yoshimi, A. Kawasaki // J. Alloys Compd. ― 2020. ― Vol. 819. ― P. 152981.
16. Rumyantsev, I. A. Lightweight composite cermets obtained by titanium-plating / I. A. Rumyantsev, S. N. Perevislov // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 58, № 5. ― Р. 405-409.
17. Румянцев, И. А. Облегченные композиционные керметы, полученные методом титанирования / И. А. Румянцев, С. Н. Перевислов // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 7. ― С. 54-57.
18. Wanga, X. Multicomponent synergistically affected mechanical properties, microstructure, and oxidation resistance of Zr‒Al(Si)‒C based composites / X. Wanga, W. Ji, J. Hub, H. Liua, J. Zhang // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46. ― P. 545-552.
19. Duana, Y. Cost effective preparation of Si3N4 ceramics with improved thermal conductivity and mechanical properties / Y. Duana, N. Liua, J. Zhanga, H. Zhanga, X. Lia // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2020. ― Vol. 40. ― P. 298-304.
20. Ulyanova, T. M. Nanoparticle formation in the synthesis of nanostructured fibers and powders of refractory oxides / T. M. Ulyanova, N. P. Krut’ko // International Journal of Nanotechnology. ― 2006. ― Vol. 3, № 1. ― P. 47-56.
21. Пат. № 2613645 Росиийская Федерация. Способ изготовления защитного покрытия и шихта для его осуществления / Баньковская И. Б., Ефименко Л. П., Коловертнов Д. В., Сазонова М. В. ; опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9.
22. Perevislov, S. N. Evaluation of the crack resistance of reactive sintered composite boron carbide-based materials / S. N. Perevislov // Refract. Ind. Ceram. ― 2019. ― Vol. 60, № 3. ― Р. 168-173.
23. Перевислов, С. Н. Структура, свойства и области применения графитоподобного гексагонального нитрида бора / С. Н. Перевислов // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 6. ― C. 35-40.
Supplementary files
For citation: Nikolaev A.N., Ban'kovskaya I.B., Perevislov S.N. Influence of nanosized particles of zirconium and aluminum oxides on the properties of materials based on the Si-B4C-ZrB2 composition. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(8):18-22. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-8-18-22
Refbacks
- There are currently no refbacks.