Сверхвысокотемературная керамика на основе ZrB2–SiC: получение и основные свойства


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-1-33-39

Полный текст:




Аннотация

Методом горячего прессования из коммерчески доступных порошков получена плотная керамика на основе ZrB2‒SiC с различными добавками (Si3N4, TiSi2, ZrSi2, MoSi2). На макрообразцах измерены основные физико-механические показатели: предел прочности при статическом трехточечном изгибе при комнатной температуре 400‒600 МПа, микротвердость по Виккерсу до 15 ГПа, критический коэффициент интенсивности напряжений до 5,9 МПа·м1/2. Определены средний ТКЛР, тепло- и температуропроводность, стойкость к окислению в широком диапазоне температур. По совокупности характеристик полученная керамика находится на уровне показателей, описанных в литературе.

Об авторах

П. С. Соколов

Россия
к.х.н.


А. В. Аракчеев

Россия


И. Л. Михальчик

Россия


Л. А. Плясункова

Россия
к.т.н.


А. В. Ткачёв

Россия


С. А. Анучин

Россия
к.ф-м.н.


М. Н. Кордо

Россия
к.ф-м.н.


А. В. Ланин

Россия
к.ф-м.н.


А. О. Забежайлов

Россия
к.ф-м.н.


И. Ю. Келина

Россия
к.т.н.


М. Ю. Русин

Россия
к.т.н.


Список литературы

1. Самсонов, Г. В. Бориды / Г. В. Самсонов, Т. И. Серебрякова, В. А. Неронов. ― М. : Атомиздат, 1975. ― 376 с.

2. Серебрякова, Т. И. Высокотемпературные бориды / Т. И. Серебрякова, В. А. Неронов, П. Д. Пешев. ― М. : Металлургия, 1991. ― 368 с.

3. Ultra-high temperature ceramics. Materials for extreme environment applications. Ed. by W. G. Fahrenholtz, E. J. Wuchina, W. E. Lee, Y. Zhou. ― New Jersey : Wiley, 2014. ― 441 c.

4. Sonber, J. K. Synthesis and consolidation of zirconium diboride: Review / J. K. Sonber, A. K. Suri // Adv. App. Ceram. ― 2011. ― Vol. 110, № 6. ― С. 321‒334.

5. Simonenko, E. P. Promising ultra-high temperature ceramic materials for aerospace applications / E. P. Simonenko, D. V. Sevast’yanov, N. P. Simonenko [et al.] //Russian Journal of Inorganic Chemistry. ― 2013. ― Vol. 58, № 14. ― P.1669‒1693.

6. Андриевский, Р. А. Наноструктурные дибориды титана, циркония и гафния: синтез, свойства, размерные эффекты и стабильность / Р. А. Андриевский // Успехи химии. ― 2015. ― Т. 84, № 5. ― С. 540‒554.

7. Чевыкалова, Л. А. Получение ультравысокотемпературного керамического материала на основе диборида циркония методом SPS / Л. А. Чевыкалова, И. Ю. Келина, И. Л. Михальчик [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 11. ― С. 31‒38. Chevykalova, L. A. Preparation of ultra-high temperature ceramic material based on zirconium boride by SPS method / L. A. Chevykalova, I. Yu. Kelina, I. L. Mikhal’chik [et al.] // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2014. ― Vol. 54, № 6. ― P. 455‒ 462.

8. Гращенков, Д. В. Особенности спекания тугоплавкой керамики на основе HfB2 методом гибридного искрового плазменного спекания / Д. В. Гращенков, О. Ю. Сорокин, Ю. Е. Лебедева, М. Л. Ваганова // Журнал прикладной химии. ― 2015. ― Т. 88, № 3. ― С. 379‒386. Grashchenkov, D. V. Specific features of sintering of HfB2-based refractory ceramic by hybrid spark plasma sintering / D. V. Grashchenkov, O. Yu. Sorokin, Yu. E. Lebedeva, M. L. Vaganova // Russian Journal of Applied Chemistry. ― 2015. ― Vol. 88, № 3. ― P. 386‒393.

9. Орданьян, С. С. Физико-химический базис создания новой керамики с участием борсодержащих тугоплавких соединений и практика его реализации / С. С. Орданьян, В. И. Румянцев, Д. Д. Несмелов, Д. В. Кораблев // Новые огнеупоры. ― 2012. ― № 3. ― С. 153‒156. Ordan’yan, S. S. Physicochemical basis of creating new ceramics with participation of boron-containing refractory compounds and its practical implementation / S. S. Ordan’yan, V. I. Rumyantsev, D. D. Nesmelov, D. V. Korablev // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2012. ― Vol. 53, № 2. ― P. 108‒111.

10. Соколов, В. А. Состояние производства и сырьевой базы цирконистых огнеупоров в России / В. А. Соколов // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 11. ― С. 13‒17.

11. Ходаков, Г. С. Метод измерения удельной поверхности высокодисперных порошков по фильтрации газа / Г. С. Ходаков // Коллоидный журнал. ― 1995. ― Т. 57, № 2. ― С. 280‒282.

12. Justin, J. F. Ultra-high temperature ceramics: densification, properties and thermal stability / J. F. Justin, A. Jankowiak // Journal Aerospace Lab. ― 2011. ― № 3.

13. Gupta, N. Spark-plasma sintering of novel ZrB2‒SiC‒ TiSi2 composites with better mechanical properties / N. Gupta, A. Mukhopadhyay, K. Pavani, B. Basu // Mater. Sci. Eng. A. ― 2012. ― Vol. 534. ― P. 111‒118.

14. Guo, S.-Q. Mechanical properties of hot-pressed ZrB2‒MoSi2‒SiC composite / S.-Q. Guo, T. Nishimura, T. Mizuguchi, Y. Kagawa // J. Europ. Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 28. ― P. 1891‒1898.

15. Grigoriev, O. N. Mechanical properties of ZrB2‒SiC (ZrSi2) ceramics / O. N. Grigoriev, B. A. Galanov, V. A. Kotenko [et al.] // J. Europ. Ceram. Soc. ― 2010. ― Vol. 30. ― P. 2397‒2405.

16. Zimmermann, J. W. Thermophysical properties of ZrB2 and ZrB2‒SiC ceramics / J. W. Zimmermann, G. E. Hilmas, W. G. Fahrenholtz [et al.] // J. Amer. Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 91. ― P. 1405‒1411.

17. Monteverde, F. Advances in microstructure and mechanical properties of zirconium diboride based ceramics / F. Monteverde, S. Guicciardi, A. Bellosi // Mater. Sci. Eng. A. ― 2003. ― Vol. 346. ― P. 310‒319.

18. Loehman, R. Ultra high temperature ceramics for hypersonic vehicle applications : Sandia Report / R. Loehman, E. Corral, H. P. Dumm, P. Kotula, R. Tandon. ― США, 2006. ― 46 р


Дополнительные файлы

Для цитирования: Соколов П.С., Аракчеев А.В., Михальчик И.Л., Плясункова Л.А., Ткачёв А.В., Анучин С.А., Кордо М.Н., Ланин А.В., Забежайлов А.О., Келина И.Ю., Русин М.Ю. Сверхвысокотемературная керамика на основе ZrB2–SiC: получение и основные свойства. Новые огнеупоры. 2017;(1):33-39. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-1-33-39

For citation: Sokolov P.S., Arakcheev A.V., Mikhal'chik I.L., Plyasunkova L.A., Tkachev A.V., Anuchin S.A., Kordo M.N., Lanin A.V., Zabezhailov A.O., Kelina I.Y., Rusin M.Y. Ultra-high-temperature ZrB2‒SiC ceramics: the preparation and general properties. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(1):33-39. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-1-33-39

Просмотров: 511

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)