Микроструктурные особенности СВС-прессования композитов ZrB2-B4C и TiB2-B4C

В.А. Щербаков, А.Н. Грядунов, М.И. Алымов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 24 сентября 2018; Исправлена: 15 октября 2018; Принята: 13 ноября 2018
Цитирование: В.А. Щербаков, А.Н. Грядунов, М.И. Алымов. Микроструктурные особенности СВС-прессования композитов ZrB2-B4C и TiB2-B4C. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.11-16
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-11-16

Аннотация

Микроструктура СВС-композита ZrB2-B4C, состоящего из пустотелых оболочек ZrB2 и керамической связки - B4C.В настоящей работе плотные керамические композиты TiB2–B4C и ZrB2–B4C были получены с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) под давлением. Равновесный продукт СВС, образовавшийся при экзотермическом взаимодействии в смеси порошков Ti, Zr, B и C, содержит TiB2 или ZrB2 в виде дисперсной фазы и B4C в качестве керамической связи. Изучено влияние содержания керамической связи (В4С) на образование микроструктуры СВС–композитов. Показано, что при содержании B4C в количестве 20 мас. % в композите TiB2–B4C и 5 % масс. в композите ZrB2–B4C образуются плотные частицы TiB2 и ZrB2, соответственно. При содержании B4C 40 мас. % в композите TiB2–B4C- и 20 мас. % в композите ZrB2–B4C частицы дисперсной фазы были сформированы в виде пустотелых оболочек. Размер и толщина оболочек зависят от начального размера частиц Ti и Zr. Предложен механизм формирования пустотелых оболочек, включающий образование слоев TiB2 и ZrB2 на поверхности металлических частиц, плавление внутренней непрореагировавшей части металлических частиц и распространение расплава на наружной поверхности слоя продукта. Экспериментальные результаты показали, что «химическая печка» обеспечивает тепловой режим, необходимый для эффективного уплотнения композитов СВС до минимальной остаточной пористости. Изучены физико–механические характеристики СВС-композитов в зависимости от содержания керамического связующего. Показано, что максимальная микротвердость композитов TiB2–B4C и ZrB2–B4C составляет 39,1–44,8 ГПа и 20,4–24,5 ГПа, соответственно. Прочность на изгиб композитов TiB2–B4C–составляет 140–210 МПа.

Ссылки (22)

1. E. W. Neuman, G. E. Hilmas, W. G. Fahrenholtz. Ceram Int. 43 (9), 6942 (2017). Crossref
2. X. Yue, S. Zhao, P. Lü et al. Mat Sci Eng A-Struct. 527 (27-28), 7215 (2010). Crossref
3. P. He, S. Dong, Y. Kan et al. Ceram Int. 42 (1), 650 (2016). Crossref
4. Z. Kovziridze, Z. Mestvirishvili, G. Tabatadze et al. JECTC, 3 (2), 43 (2013). Crossref
5. Z. Mestvirishvili, I. Bairamashvili, V. Kvatchadze et al. Mat Sci Eng B-Solid. 5 (9 - 10), 385 (2015). Crossref
6. X. Yue, S. Zhao, L. Yu, H. Ru. Key Eng Mater. 434 - 435, 50 (2010). Crossref
7. T. Murthy, S. Ankata, J. Sonber et al. Ceram-Silikaty. 62, (1), 15 (2018). Crossref
8. S. Rehman, W. Ji, Z. Fu et al. J Eur Ceram Soc. 35 (4), 1139 (2015). Crossref
9. Z. Liu, D. Wang, J. Li et al. Scripta Mater. 135, 15 (2017). Crossref
10. J. Zou, S. Huang, K. Vanmeensel et al. Am Ceram Soc. 96 (4), 1055 (2013). Crossref
11. V. A. Shcherbakov, A. N. Gryadunov, M. I. Alymov. Letters on materials. 7 (4), 398 (2017). Crossref
12. X. Zhang, X. He, J. Han, W. Qu, V. Kvanin. Mater Lett. 56 (3), 183 (2002). Crossref
13. W. Zhang, X. Zhang, J. Wang et al. Mater Sci Eng A. 381 (1-2), 92 (2004). Crossref
14. X. Zhang, Q. Xu, J. Han, V. Kvanin. Mater Sci Eng A. 348 (1-2), 41 (2003). Crossref
15. Q. Xu, X. Zhang, J. Han, X. He, V. Kvanin. Mater Lett. 57 (28), 4439 (2003). Crossref
16. X. Zhang, J. Han, X. He, V. Kvanin. J Mater Synth Process. 8 (1), 29 (2000). Crossref
17. V. A. Scherbakov, A. N. Gryadunov, M. I. Alymov. Advanced Materials & Technologies. 4, 16 (2016). Crossref
18. X. Wang, W. Guo, Y. Kan, G. Zhang. Adv. Eng. Mat. 12 (9), 893 (2010). Crossref
19. S. Chakraborty, D. Debnath, A. Mallick, P. Das. Int J Appl Ceram Tech. 12 (3), 568 (2015). Crossref
20. A. S. Rogachev, A. S. Mukas’yan. Goreniye dlya sinteza materialov. Vvedeniye v strukturnuyu makrokinetiku. Moscow, Fizmatlit. (2012). 398 р. (in Russian) [А. С. Рогачев, А. С. Мукасьян. Горение для синтеза материалов. Введение в структурную макрокинетику. Москва, Физматлит. (2012). 398 с.].
21. V. A. Shcherbakov. Doklady Chemistry. 347 (4-6), 102 (1996).
22. X. Zhang, C. Zhu, W. Qu, X. He, V. Kvanin. Compos Sci Technol. 62 (15), 2037 (2002). Crossref

Другие статьи на эту тему