.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Открытый доступ
Только для подписчиков
Физико-механические свойства композитов на основе МАХ-фазы Ti3SiC2, полученных искровым плазменным спеканием
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-8-28-34
Аннотация
Для синтеза композитов, содержащих МАХ-фазу Ti3SiC2, использован подход, заключающийся в двухэтапной термообработке порошковых смесей Ti/Si/C и Ti/Si/TiC твердофазным вакуумным спеканием с последующим искровым плазменным спеканием (ИПС). Максимальное содержание Ti3SiC2 получено у композитов, синтезированных спеканием в вакууме состава 3Ti/1,2Si/2C при 1400 ◦C в течение 1 ч с последующей консолидацией композитов с добавкой 5 мас. % Si методом ИПС (1300 ◦C, давление 50 МПа, выдержка 5 мин). Определено влияние фазового состава и пористости на механические свойства полученных композитов: твердость, прочность на изгиб и модуль упругости. Установлено, что разрушение композитов носит хрупкий характер и происходит по смешанному механизму.
Об авторах
Е. П. СедановаРоссия
К. т. н.
Томск
И. Е. Арлашкин
Россия
Санкт-Петербург
С. Н. Перевислов
Россия
Д. т. н.
Санкт-Петербург
Е. Б. Кашкаров
Россия
Д. ф.-м. н.
Томск
М. С. Хорев
Россия
Томск
Список литературы
1. Dahlqvist, M. MAX phases ― рast, present, and future / M. Dahlqvist, M. W. Barsoum, J. Rosen // Mater. Today. ― 2024. ― Vol. 72. ― P. 1‒24. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.11.010.
2. Peng, M. C. Facile synthesis of Ti3SiC2 powder by high energy ball-milling and vacuum pressureless heat-treating process from Ti‒TiC‒SiC‒Al powder mixtures / M. C. Peng, X. L. Shi, Z. W. Zhu // Ceram. Int. ― 2012. ― Vol. 38, iss. 3. ― P. 2027‒2033. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.10.038.
3. Dang, W. T. Influence of Cu on the mechanical and tribological properties of Ti3SiC2 / W. T. Dang, S. F. Ren, J. Zhou // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42, iss. 8. ― P. 9972‒9980. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.03.099.
4. Turki, F. Physico-chemical and mechanical properties of Ti3SiC2-based materials elaborated from SiC/Ti by reactive spark plasma sintering / F. Turki, H. Abderrazak, F. Schoenstein // J. Adv. Ceram. ― 2019. ― Vol. 8, iss. 1. ― P. 47‒61. https://doi.org/10.1007/s40145-018-0290-4.
5. Yang, D. Highly conductive wear resistant Cu/ Ti3SiC2(TiC/SiC) co-continuous composites via vacuum infiltration process / D. Yang, Y. Zhou, X. Yan [et al.] // J. Adv. Ceram. ― 2020. ― Vol. 9, iss. 1. ― P. 83‒93. https://doi.org/10.1007/s40145-019-0350-4.
6. He, G. Microstructure and mechanical properties of short-carbon-fiber/Ti3SiC2 composites / G. He, R. Guo, M. Li, Y. Yang // J. Adv. Ceram. ― 2020. ― Vol. 9, iss. 6. ― P. 716‒725. https://doi.org/10.1007/s40145-020-0408-3.
7. Zhang, J. F. Effect of TiC content on the microstructure and properties of Ti3SiC2‒TiC composites in situ fabricated by spark plasma sintering / J. F. Zhang, L. J. Wang, W. Jiang // Mater. Sci. Eng., A. ― 2008. ― Vol. 487, iss. 1/2. ― P. 137‒143. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.12.004.
8. Zhu, J. Synthesis of single-phase polycrystalline Ti3SiC2 and Ti3AlC2 by hot pressing with the assistance of metallic Al or Si / J. Zhu, B. Mei, X. Xu, J. Liu // Mater. Letters. ― 2004. ― Vol. 58, № 5. ― P. 588‒592. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.12.004.
9. El Saeed, M. A. Optimization of the Ti3SiC2 MAX phase synthesis / M. A. El Saeed, F. A. Deorsola, R. M. Rashad // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. ― 2012. ― Vol. 35. ― P. 127‒131. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2012.05.001.
10. Zou, Y. Rapid synthesis of single-phase Ti3AlC2 through pulse discharge sintering a TiH2/Al/TiC powder mixture / Y. Zou, Z. M. Sun, S. Tada, H. Hashimoto // Scripta materialia. ― 2007. ― Vol. 56, № 9. ― P. 725‒728. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2007.01.026.
11. Sun, H. Y. The difference of synthesis mechanism between Ti3SiC2 and Ti3 AlC2 prepared from Ti/M/C (M = Al or Si) elemental powders by SHS technique / H. Y. Sun, X. Kong, Z. Z. Yi [et al.] // Ceram. Int. ― 2014. ― Vol. 40, № 8. ― P. 12977‒12981. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.04.159.
12. Wang, L. J. Rapid reactive synthesis and sintering of submicron TiC/SiC composites through spark plasma sintering / L. J. Wang, W. Jiang, L. D. Chen // J. Am. Ceram. Soc. ― 2004. ― Vol. 87, iss. 6. ― P. 1157‒1160. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2004.01157.x.
13. Xu, J. Unraveling the mechanical and tribological properties of a novel Ti5Si3/TiC nanocomposite coating synthesized by a double glow discharge plasma technique / J. Xu, L. L. Liu, L. Jiang // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, iss. 8. ― P. 9471‒9481. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.05.065.
14. Zhang, F. Effect of annealing temperature on microstructure and mechanical properties of plasma sprayed TiC‒Ti5Si3‒Ti3SiC2 composite coatings / F. Zhang, L. Zhao, G. Yu [et al.] // Surf. Coat. Technol. ― 2021. ― Vol. 422. ― P. 127581. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127581.
15. Ghosh, N. C. Microstructure and wear behavior of spark plasma sintered Ti3SiC2 and Ti3SiC2‒TiC composites / N. C. Ghosh, S. P. Harimkar // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, iss. 4. ― P. 4597‒4607. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.11.058.
16. Perevislov, S. N. The Ti3SiC2 MAX phases as promising materials for high temperature applications: formation under various synthesis conditions / S. N. Perevislov, T. V. Sokolova, V. L. Stolyarova / Mater. Chem. Phys. ― 2021. ― Vol. 267. ― P. 124625. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124625.
17. Быкова, А. Д. Влияние параметров синтеза на плотность и фазовый состав материалов на основе Ti3SiC2 / А. Д. Быкова, В. В. Семенова, С. Н. Перевислов, М. А. Марков // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 2. ― С. 30‒34. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-2-30-34.
18. Перевислов, С. Н. Физико-механические свойства материалов на основе Ti3SiC2 / С. Н. Перевислов, И. Е. Арлашкин, А. С. Лысенков // Новые огнеупоры. ― 2022. ― № 4. ― С. 34‒39. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-4-34-39.
19. Bandyopadhyay, D. The Ti‒Si‒C system (Titanium‒ Silicon‒Carbon) / D. Bandyopadhyay // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. ― 2004. ― Vol. 25. ― P. 415‒420. https://doi.org/10.1007/s11669-004-0132-7.
20. Zhang, Z. F. Rapid synthesis of ternary carbide Ti3SiC2 through pulse-discharge sintering technique from Ti/Si/TiC powders / Z. F. Zhang, Z. M. Sun, H. Hashimoto // Metall. Mater. Trans. A. ― 2002. ― Vol. 33, № 11. ― P. 3321‒3328. https://doi.org/10.1007/s11661-002-0320-1.
21. Racault, C. Solid-state synthesis and characterization of the ternary phase Ti3SiC2 / C. Racault, F. Langlais, R. Naslain // J. Мater. Sci. ― 1994. ― Vol. 29, № 13. ― P. 3384‒3392. https://doi.org/10.1007/BF00352037.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Седанова Е.П., Арлашкин И.Е., Перевислов С.Н., Кашкаров Е.Б., Хорев М.С. Физико-механические свойства композитов на основе МАХ-фазы Ti3SiC2, полученных искровым плазменным спеканием. Новые огнеупоры. 2024;(8):28-34. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-8-28-34
For citation: Sedanova E.P., Arlashkin I.E., Perevislov S.N., Kashkarov E.B., Khorev M.S. Mechanical properties of Ti3SiC2-based composites obtained by spark plasma sintering. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2024;(8):28-34. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-8-28-34
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.