Реєстраційний номер
0217U002852,
0115U002267
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Методи конструювання фазового складу та структури композиційних радіаційнозахисних матеріалів на основі карбіду бору та тугоплавких сполук металів
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Руденко Ольга Василівна,
Дата реєстрації
13-12-2017
Організація виконавець
Навчально-науковий центр "Фізико-хімічне матеріалознавство" Національної академії наук України
Опис етапу
Об'єкт розроблення і дослідження: керамічні композиційні матеріали на основі карбіду бору та тугоплавких сполук перехідних металів. Мета роботи: Розробка методів конструювання фазового складу та структури композиційних радіаційнозахисних матеріалів на основі карбіду бору та тугоплавких сполук перехідних металів. Методи дослідження: стандартні методики теоретичних термодинамічних розрахунків; зразки готували методом реакційного гарячого пресування на установці з резистивним нагрівом без захисної атмосфери, дифрактограми компактних зразків одержували за допомогою мідного фільтрованого випромінювання на автоматизованому рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3.Механічні характеристики визначались з допомогою мікротвердоміру ПМТ-3. Проведено термодинамічний аналіз фізико-хімічних перетворень, що відбуваються в системах B4C-Hf та B4C-Al-B . Визначено адіабатичну температуру реакцій та термічність реакційних сумішей. Встановлено механізми реакцій та їх залежність від концентраційного складу реакційних сумішей. Проведено термодинамічний аналіз хімічних реакцій, що протікають в системі Hf-B-Si-C. Розраховано ентальпію, ентропію, енергію Гіббса та адіабатичну температуру можливих реакцій. Проаналізовано вплив фазового складу реагентів та фазового складу продуктів реакції на термодинамічні параметри процесів синтезу. На основі отриманих результатів запропоновано оптимальні склади реагентів для отримання керамічних композиційних матеріалів систем B4C HfB2, B4C-AlB2, B4C-Al3O3N, HfB2-HfC-Hf, HfB2-SiC. Досліджено можливість створення керамічних композиційних матеріалів складу В4С - HfВ2 шляхом реакційного гарячого пресування шихти В4С, HfС і В. Вивчено фазовий склад, структуру та механічні властивості отриманих композитів у широкому концентраційному інтервалі (В4С + (3,9 - 34,7 об. %) HfB2). Методом РФА та СЕМ встановлено факт протікання між карбідом гафнію і бором хімічної реакції, результатом якої є їх зникнення з утворенням нових фаз - B4C та HfB2 та формування матричного композиту В4С - HfВ2 з високою відносною густиною. Мікротвердість отриманих матеріалів змінюється в інтервалі 25 - 37 ГПа, а тріщиностійкість має екстремальну залежність від вмісту другої фази і досягає 6,5 МПа·м1/2, що майже вдвічі перевищує відповідне значення для карбіду бору. Вивчено вплив екзотермічних реакцій між компонентами шихти B4C - HfH1,7 на процеси структуроутворення та фізико-механічні характеристики керамічних композиційних матеріалів системи B4C - HfВ2. Досліджено залежність кінетики усадки матеріалів B4C - HfВ2 від початкового складу шихти. Розроблена лабораторна методика швидкісного синтезу керамічних композиційних матеріалів на основі карбіду бору. Досліджено закономірності фазо- та структуроутворення керамічних композиційних матеріалів системи ZrB2-SiC отриманих методом гарячого пресування порошків ZrC, Si, B4C та ZrB2 при температурі 1800°С і тиску 27МПа протягом 5 хвилин. Вміст карбіду кремнію в синтезованих матеріалах досягає 50 об. %. Встановлено, що процес консолідації матеріалу визначається в основному фізико-хімічними перетвореннями, що відбуваються під час гарячого пресування між компонентами шихти. Досліджено вплив вмісту реакціної суміші на поведінку матеріалів при спіканні, розвиток мікроструктури та механічні властивості. Показано, що мікротвердість зростає зі зростанням вмісту SiC до значення Hv=24 ГПа при вмісті реакційної суміші 50%об., максимальна тріщиностійкість складає 6,2 МПа·м1/ 2 і відповідає вмісту реакційної суміші 40%.
Опис продукції
Досліджено закономірності фазо-, структуроутворення та механічні властивості керамічних композиційних матеріалів, отриманих методом реакційного гарячого пресування суміші порошків ZrC, Si, B4C та ZrB2. Одержані безпоруваті керамічні композиційні матеріали складу ZrB2-SiC з високими механічними характеристиками: мікротвердість Hv=24 ГПа, тріщиностійкість К1С = 6,2 МПа·м1/ 2.
Автори роботи
Єрьоменко Геннадій Володимирович
Кепич Тіберій Юрійович
Когутюк Павло Петрович
Руденко Ольга Василівнв
Чорнобук Сергій Володимирович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
