Реєстраційний номер
0826U003107, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
21-07-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ І ВЛАСТИВОСТЕЙ СПЛАВІВ СИСТЕМИ SiC– (Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B₂
Здобувач
Дуань Маньтан --,
Керівник Богомол Юрій Іванович
Опонент Стасюк Олександр Олександрович
Опонент Фесенко Ігор Павлович
Опонент Васільєв Олександр Олексійович
Рецензент Лютий Ростислав Володимирович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Опис
Дисертаційна робота присвячена дослідженню композиційних матеріалів системи SiC–(Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B2 (SiC–HEB), у якій карбід кремнію розглядається як високотемпературна керамічна матриця, а високоентропійний диборид перехідних металів — як перспективна зміцнювальна фаза. Актуальність роботи зумовлена необхідністю створення керамічних матеріалів, здатних працювати за високих температур, інтенсивного зношування, термічних навантажень та в окиснювальному середовищі.
Метою роботи є встановлення закономірностей формування фазового складу, мікроструктури та властивостей матеріалів системи SiC–HEB залежно від складу і технологічних умов одержання. У роботі поєднано першопринципні розрахунки та експериментальні методи синтезу. На основі теорії функціоналу густини досліджено структурну стабільність, електронну будову, термодинамічні характеристики та механічні властивості високоентропійного дибориду (Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B2. Показано, що він є структурно стабільним і зберігає кристалічну будову типу AlB2, а його висока твердість і жорсткість пов’язані з особливостями хімічного зв’язку Me–B.
Експериментально матеріали системи SiC–HEB отримано методами дугового плавлення, безтигельного зонного плавлення зі спрямованою кристалізацією та швидкісного гарячого пресування. Фазовий склад і мікроструктуру досліджено методами рентгенівської дифракції, сканувальної електронної мікроскопії та енергодисперсійного мікроаналізу. Встановлено, що в системі формується двофазна структура, яка складається з SiC та високоентропійної боридної фази. За результатами дугового плавлення визначено склад 60SiC–40HEB, мол.%, як близький до евтектичного, для якого характерне формування однорідної дрібнодисперсної мікроструктури.
Показано, що під час спрямованої кристалізації матеріали евтектичного складу мають переважно ламелярну двофазну структуру. Збільшення швидкості кристалізації від 1 до 3 мм/хв приводить до зменшення характерного розміру фазових складових і міжламелярної відстані. Механічні випробування показали, що твердість таких матеріалів становить 22–25 ГПа, а тріщиностійкість KIC — 3,7±0,2 МПа·м1/2. Підвищення тріщиностійкості пов’язане з відхиленням і розгалуженням тріщин на міжфазних межах та ускладненням траєкторії їх поширення.
Для кераміки, отриманої швидкісним гарячим пресуванням, встановлено вплив температури спікання 1800–2300 °C на мікроструктуру та механічні властивості. Максимальна твердість 23,75 ГПа досягнута після спікання при 1800 °C, а максимальні значення тріщиностійкості 5,01 МПа·м1/2 і міцності на згин 670 МПа — при 1900 °C. За результатами термічного аналізу встановлено, що формування стабільної двофазної структури SiC–HEB підвищує температуру початку окиснення з 586 °C до 650 °C і знижує швидкість приросту маси порівняно з механічною сумішшю порошків.
Наукова новизна роботи полягає у встановленні закономірностей фазоутворення, структуроутворення та формування властивостей у системі SiC–(Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B2. Практичне значення результатів полягає у можливості їх використання для розроблення високотемпературних, зносостійких і конструкційних керамічних матеріалів на основі карбіду кремнію та високоентропійних боридів.
Дата реєстрації
2026-07-03
Додано/оновлено в НРАТ
2026-07-03 / 2026-08-15
