СВС-компактирование композита B4C–TiB2

В.А. Щербаков1, А.Н. Грядунов1, М.И. Алымов1, Н.В. Сачкова2
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432, Черноголовка, Московская область
2Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, ул. Академика Осипьяна, д. 8, 142432, Черноголовка
Аннотация
В статье представлены экспериментальные результаты по получению композитов на основе системы B4C–TiB2 методом, сочетающим самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) и прессование горячего продукта с использованием дополнительного источника тепла в виде химической печки. С использованием программы термодинамических расчетов “THERMO” рассчитаны адиабатическая температура и составы равновесных продуктов горения. Показано, что продуктами экзотермического взаимодействия являются тугоплавкие соединения TiB2 и B4C, которые в керамическом композите образуют дисперсную фазу и керамическую связку. Адиабатическая температура горения и агрегатное состояние конечного продукта зависит от содержания керамической связки. При содержании B4C менее 20% масс конечный продукт содержит расплавленную керамическую связку. Изучено влияние состава реакционной смеси и массы химической печки на величину остаточной пористости. Установлено, что минимальная остаточная пористость (3%) достигается при содержании в композите B4C 20–40 масс и соотношении массы шихтовой заготовки и химической печки 1:4. Изучено влияние состава реакционной смеси на формирование фазового состава и микроструктуры керамических композитов. Рентгенофазовый анализ показал, что продуктами экзотермического синтеза являются TiB2 и B4C. Установлено, что содержание B4C оказывает существенное влияние на формирование микроструктуры СВС-композитов. При содержании B4C менее 20% масс формируется однородный керамический композит с размером зерен TiB2 10–12 мкм. Увеличение содержания B4C до 50% масс приводит к уменьшению размера частиц TiB2 до 0,5 мкм и формированию композита с неоднородной микроструктурой. Показано, что полученные керамические композиты обладают высокой твердостью по Виккерсу (32,84–33,64 ГПа).
Получена: 07 июля 2016   Исправлена: 24 августа 2016   Принята: 01 сентября 2016
Просмотры: 114   Загрузки: 38
Ссылки
1.
Xin Yan Yue, Shu Mao Zhao, Peng Lü, Qing Chang, Hong Qiang Ru, Materials Science and Engineering A, 527, 7215 (2010). ; doi:10.1016/j.msea.2010.07.101
2.
V. Skorokhod, V.D. Krstic, J. Mater. Sci. Lett. 19, 237 (2000).
3.
S.G. Huang, K. Vanmeensel, O.J.A. Malek, O. Van der Biest, J. Vleugels, Materials Science and Engineering: A, 528(3), 1302 (2011); doi:10.1016/j.msea.2010.10.022
4.
A.G. Merzhanov, Combustion and Plasma Synthesis of High-Temperature Materials, VCH Publishers, New York, NY, 1990 (in Russian).
5.
M. Ziemnicka-Sylwester, Materials, 6, 1903 (2013); doi:10.3390/ma6051903
6.
V.A. Shcherbakov, A.N. Gryadunov, A.S. Shteinberg. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 63(5), 1111 (1992).