Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез композиционного материала на основе t-ZrO2‒SiO2‒TiB2.


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-2-30-36

Полный текст:




Аннотация

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получены керамические компо- зиционные материалы, состоящие из матрицы на основе стабилизированного ZrO2 с распределенны- ми в ней частицами TiB2 и SiO2. В качестве стабилизирующей добавки использовали Y2O3 в количестве до 10 мас. %. Изучено влияние содержания Y2O3 на температуру горения, фазовый состав и структуру полученных материалов. Показано, что введение до 5,6 мас. %. Y2O3 повышает температуру горения исследуемых  материалов,  а  также  приводит  к  снижению  количества  моноклинной  модификации  ZrO2 в продуктах синтеза.


Об авторах

А. П. Чижиков
ФГБУН «Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)»
Россия

K. т. н.

 г. Черноголовка Московской обл.



А. С. Жидович
ФГБУН «Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)»
Россия

K. т. н.

 г. Черноголовка Московской обл.



М. С. Антипов
ФГБУН «Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)»
Россия
г. Черноголовка Московской обл.


П. М. Бажин
ФГБУН «Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)»
Россия

Д. т. н.

г. Черноголовка Московской обл.



Н. Ю. Хоменко
ФГБУН «Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)»
Россия
г. Черноголовка Московской обл.


Список литературы

1. Kozerozhets, I. V. Acquisition, properties, and application of nanosized magnesium oxide powders: an overview / I. V. Kozerozhets, G. P. Panasyuk, L. A. Azarova [et al.] // Theor. Found. Chem. Eng. ― 2021. ― Vol. 55. ― P. 1126‒1132. https://doi.org/10.1134/S004057952106004X.

2. Panasyuk, G. P. Method for synthesis of fine crystalline magnesium aluminate spinel / G. P. Panasyuk, I. V. Kozerozhets, M. N. Danchevskaya [et al.] // Dokl. Chem. ― 2019. ― Vol. 487. ― P. 218‒220. https://doi.org/10.1134/S0012500819080019.

3. Malinina, E. A. A new approach to the synthesis of nanocrystalline cobalt boride in the course of the thermal decomposition of cobalt complexes [Co(DMF)6]2+ with boron cluster anions / E. A. Malinina, I. I. Myshletsov, G. A. Buzanov [et al.] // Molecules. ― 2023. ― Vol. 28. ― Article 453. https://doi.org/10.3390/molecules28010453.

4. Malinina, E. A. Synthesis and thermal reduction of complexes [NiLn][B10H10] (L = DMF, H2O, n = 6; L = N2H4, n = 3): Formation of Solid Solutions Ni3C1 – xВx / E. A. Malinina, L. V. Goeva, G. A. Buzanov [et al.] // Russ. J. Inorg. Chem. ― 2020. ― Vol. 65. ― P. 126‒132. https://doi.org/10.1134/S0036023620010118.

5. Jiang, Q. Strengthening mechanism of Al2O3‒ZrO2‒C sliding plate material by existence modes of in situ generated β-SiC whiskers / Q. Jiang, Y. Peng, B. Han [et al.] // Ceram. Int. ― 2023. ― Vol. 49. ― P. 39815‒39824. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.09.005.

6. Tang, B. Failure analysis of Al2O3‒C‒SiO2 slide gate plates during continuous casting based on numerical simulation / B. Tang, Z. Lu, F. Li [et al.] // J. Mater. Res. Technol. ― 2023. ― Vol. 24. ― P. 6107‒6117. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.04.174.

7. Liu, X. Preparation and application of unfired Al2O3‒ Al‒C slide plate materials in the presence of trace Zn / X. Liu, Z. Luo, J. Gao [et al.] // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47. ― P. 1578‒1587. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.271.

8. Labadie, M. Interaction between calcium and Al2O3‒ ZrO2‒C slide gate plates / M. Labadie, M. Lujan Dignami, S. Camelli // J. Mater. Res. Technol. ― 2012. ― Vol. 1. ― P. 103‒108. https://doi.org/10.1016/S2238-7854(12)70019-4.

9. Bahamirian, M. High-temperature cyclic oxidation of micro- and nano-ZrO2‒25 wt. % CeO2‒2.5 wt. % Y2O3 thermal barrier coatings at 1300 °C / M. Bahamirian, A. Keyvani, R. Irankhah [et al.] // Surf. Coat. Technol. ― 2023. ― Vol. 474. ― Article 130076. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.130076.

10. Franco, D. Wear behavior at high temperatures of ZrO2‒Al2O3 plasma sprayed coatings and an electromelted AZS refractory / D. Franco, H. Ageorges, E. Lopez [et al.] // Surf. Coat. Technol. ― 2021. ― Vol. 425. ― Article 127715. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127715.

11. Wang, W. Thermodynamic corrosion behavior of Al2O3, ZrO2 and MgO refractories in contact with high basicity refining slag / W. Wang, L. Xue, T. Zhang [et al.] // Ceram. Int. ― 2019. ― Vol. 45. ― P. 20664‒20673. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.07.049.

12. Liu, L. Continuous supercritical hydrothermal synthesis of stabilized ZrO2 nanocomposites: Doping mechanism of typical metals and transition elements / L. Liu, S. Wang, G. Jiang [et al.] // Mater. Today Chem. ― 2024. ― Vol. 35. ― Article 101902. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2024.101902.

13. Zhao, Y. Effects of calcination temperature on grain growth and phase transformation of nano-zirconia with different crystal forms prepared by hydrothermal method / Y. Zhao, L. Xu, M. Guo [et al.] // J. Mater. Res. Technol. ― 2022. ― Vol. 19. ― P. 4003‒4017. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.06.137.

14. Matsui, K. Review: microstructure-development mechanism during sintering in polycrystalline zirconia / K. Matsui, H. Yoshida, Y. Ikuhara // Int. Mater. Rev. ― 2018. ― Vol. 63. ― P. 375‒406. https://doi.org/10.1080/09506608.2017.1402424.

15. Fujii, S. Empirical interatomic potentials for ZrO2 and YSZ polymorphs: Application to a tetragonal ZrO2 grain boundary / S. Fujii, K. Shimazaki, A. Kuwabara // Acta Mater. ― 2024. ― Vol. 262. ― Article 119460. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119460.

16. Keerthana, L. MgO‒ZrO2 mixed nanocomposites: fabrication methods and applications / L. Keerthana, C. Sakthivel, I. Prabha // Mater. Today Sustain. ― 2019. ― Vol. 3/4. ― Article 100007. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2019.100007.

17. Liu, S. In situ self-assembly preparation and characterization of CaO–ZrO2 nanopowders under vacuum / S. Liu // Vacuum. ― 2023. ― Vol. 213. ― Article 112089. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112089.

18. Song, X. Thermophysical and mechanical properties of cubic, tetragonal and monoclinic ZrO2 / X. Song, Y. Ding, J. Zhang [et al.] / J. Mater. Res. Technol. ― 2023. ― Vol. 23. ― P. 648‒655. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.01.040.

19. Zhang, W. Preparation and properties of a porous ZrO2/SiZrBOC ceramic matrix composite with high temperature resistance and low thermal conductivity / W. Zhang, F. Shi, J. Wang [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2024. ― Vol. 44. ― P. 2329‒2337. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.11.007.

20. Lee, B. T. Microstructure and material properties of double-network type fibrous (Al2O3–m-ZrO2)/t-ZrO2 composites / B. T. Lee, S. K. Sarkar, H. Y. Song // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 28. ― P. 229‒233. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2007.05.010.

21. Hao, Z. Hydrothermal synthesized F doped ZrO2 powders with novel photocatalytic activities / Z. Hao, G. Ling, Z. Shengnan [et al.] // Inorg. Chem. Commun. ― 2024. ― Article 112170. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.112170.

22. Kozerozhets, I. V. New approach to prepare the highly pure ceramic precursor for the sapphire synthesis / I. V. Kozerozhets, G. P. Panasyuk, E. A. Semenov [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46. ― P. 28961‒28968. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.067.

23. Husain, M. S. Structural and optical analyses of hydrothermally synthesized ZrO2 nanopowder / M. S. Husain, V. Pandey, H. Ahmed [et al.] // Mater. Today: Proc. ― 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.079.

24. Ban, J. Preparation and application of ZrB2‒ SiCw composite powder for corrosion resistance improvement in Al2O3‒ZrO2‒C slide plate materials / J. Ban, C. Zhou, L. Feng [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46. ― P. 9817‒9825. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.12.255.

25. Baqiah, H. Nanostructure, optical, electronic, photoluminescence and magnetic properties of Co-doped ZrO2 sol-gel films / H. Baqiah, M. M. A. Kechik, J. Pasupuleti [et al.] // Results Phys. ― 2023. ― Vol. 55. ― Article 107194. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.107194.

26. Lusiola, T. Electrospinning of ZrO2 fibers without sol-gel methods: Effect of inorganic Zr-source on electrospinning properties and phase composition / T. Lusiola, A. Ichangi, D. Weil [et al.] // Open Ceram. ― 2023. ― Vol. 12. ― Article 100324. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2022.100324.

27. Khalili, S. Successful electrospinning fabrication of ZrO2 nanofibers: A detailed physical-chemical characterization study / S. Khalili, H. M. Chenari // J. Alloys Compd. ― 2020. ― Vol. 828. ― Article 154414. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154414.

28. Shcherbakov, V. A. Вarothermic treatment of TixZr1‒xC mixed carbides produced by MA-SHS consolidation / V. A. Shcherbakov, I. E. Semenchuk, A. N. Gryadunov [et al.] // Materialia. ― 2023. ― Vol. 32. ― 101924. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2023.101924.

29. Miloserdov, P. A. Metallothermic SHS of Al2O3‒Cr2O3 + TiC ceramic composite material / P. A. Miloserdov, V. A. Gorshkov, D. E. Andreev [et al.] // Ceram. Int. ― 2023. ― Vol. 49. ― P. 24071‒24076. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.04.145.

30. Bazhin, P. Titanium-titanium boride matrix composites prepared in situ under conditions combining combustion processes and high-temperature shear deformation / P. Bazhin, A. Chizhikov, A. Bazhina [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. ― 2023. ― Vol. 874. ― Article 145093. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145093.

31. Bazhina, A. Structure, phase composition and mechanical characteristics of layered composite materials based on TiB/xTi‒Al/α-Ti (x = 1, 1,5, 3) obtained by combustion and high-temperature shear deformation / A. Bazhina, A. Chizhikov, A. Konstantinov [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. ― 2022. ― Vol. 858. ― Article 144161. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144161.

32. Lapshin, O. V. Role of mixing and milling in mechanochemical synthesis (review) / O. V. Lapshin, E. V. Boldyreva, V. V. Boldyrev // Russ. J. Inorg. Chem. ― 2021. ― Vol. 66. ― P. 433‒453. https://doi.org/10.1134/S0036023621030116.

33. Tomilin, O. B. Preparation of luminophore CаTiO3:Pr3+ by self-propagating high-temperature synthesis / O. B. Tomilin, E. E. Muryumin, M. V. Fadin, S. Yu. Shchipakin // Russ. J. Inorg. Chem. ― 2022. ― Vol. 67. ― P. 431‒438. https://doi.org/10.1134/S0036023622040192.

34. Bazhin, P. Synthesis and structure peculiarities of composite material based on Al2O3‒ZrO2 hardened with W and WB particles / P. Bazhin, E. Kostitsyna, A. Chizhikov [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2021. ― Vol. 856. ― Article 157576. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157576.

35. Stolin, A. Synthesis and characterization of Al2O3‒ ZrO2-based eutectic ceramic powder material dispersionhardened with ZrB2 and WB particles prepared by SHS / A. Stolin, P. Bazhin, A. Konstantinov // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44. ― P. 13815‒13819. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.04.225.

36. Chizhikov, A. P. Self-propagating high-temperature synthesis of ceramic material based on aluminummagnesium spinel and titanium diboride / A. P. Chizhikov, A. S. Konstantinov, P. M. Bazhin // Russ. J. Inorg. Chem. ― 2021. ― Vol. 66. ― P. 1115‒1120. https://doi.org/10.1134/S0036023621080039.

37. Bazhin, P. Ceramic Ti‒B composites synthesized by combustion followed by high-temperature deformation / P. Bazhin, A. Stolin, A. Konstantinov [et al.] // Materials. ― 2016. ― Vol. 9. ― Article 1027. https://doi.org/10.3390/ma9121027.

38. Bazhin, P. М. Combustion of Ti‒Al‒C compacts in air and helium: a TRXRD study / P. M. Bazhin, D. Yu. Kovalev, M. A. Luginina [et al.] // Int. J. Self-Propagating HighTemp. Synth. ― 2016. ― Vol. 25. ― P. 30‒34. https://doi.org/10.3103/S1061386216010027.

39. Liu, T. A review of zirconia-based solid electrolytes / T. Liu, X. Zhang, X. Wang [et al.] // Ionics. ― 2016. ― Vol. 22. ― P. 2249‒2262. https://doi.org/10.1007/s11581-016-1880-1.

40. Liu, L. The ZrO2 Formation in ZrB2/SiC Composite Irradiated by Laser / L. Liu, Z. Ma, Z. Yan [et al.] // Materials. ― 2015. ― Vol. 8. ― P. 8745‒8750. https://doi.org/10.3390/ma8125475.

41. Wang, J. Comparison of corrosion behaviors and wettability of CMAS on Ta2O5‒Y2O3 costabilized ZrO2 and YSZ thermal barrier coatings / J. Wang, Y. Wang, X. Lu // J. Eur. Ceram. Soc. 2023. ― Vol. 43. ― P. 5636‒5651. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.05.020.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Чижиков А.П., Жидович А.С., Антипов М.С., Бажин П.М., Хоменко Н.Ю. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез композиционного материала на основе t-ZrO2‒SiO2‒TiB2. Новые огнеупоры. 2024;(2):30-36. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-2-30-36

For citation: Chizhikov A.P., Zhidovich A.S., Antipov M.S., Bazhin P.M., Khomenko N.Y. Self-propelling high-temperature synthesis of composite material based on t-ZrO2‒SiO2‒TiB2 NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2024;(2):30-36. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-2-30-36

Просмотров: 91

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)