Особенности строения и фазового состава материалов на основе оксида алюминия и боридов хрома, полученных в условиях СВС и свободного СВС-сжатия

А.П. Чижиков ORCID logo , П.М. Бажин, А.М. Столин показать трудоустройства и электронную почту
Получена 09 декабря 2019; Принята 24 января 2020;
Цитирование: А.П. Чижиков, П.М. Бажин, А.М. Столин. Особенности строения и фазового состава материалов на основе оксида алюминия и боридов хрома, полученных в условиях СВС и свободного СВС-сжатия. Письма о материалах. 2020. Т.10. №2. С.135-140
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-2-135-140

Аннотация

Настоящая работа посвящена исследованию особенностей структуры и фазового состава материалов на основе оксида алюминия и боридов хрома, полученных в условиях СВС без приложения внешнего усилия и в условиях свободного СВС-сжатия, которое сочетает процесс СВС и высокотемпературное сдвиговое деформирование.В настоящей работе методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) получены керамические материалы на основе оксида алюминия и боридов хрома в системе Cr2O3‑Al-B с различным соотношением исходных компонентов, от стехиометрического до избыточного содержания свободного бора. Избыточный бор был введен в систему с целью компенсировать его потери в результате выгорания в ходе СВС. Показано, что в результате СВС в исследуемой системе образуется керамический композиционный материал с матрицей Al2O3, наполненной различными боридами хрома: CrB, CrB2 и Cr3B4; в системе 2Cr2O3-2Al-7B в результате СВС возможно образование метастабильной фазы бората алюминия AlBO3. Поскольку AlBO3 является перспективным материалом для применения в огнеупорах, данная система выбрана в качестве исходной для получения компактных материалов методом свободного СВС-сжатия. Метод свободного СВС-сжатия сочетает в себе синтез материала в режиме СВС с последующим сдвиговым высокотемпературным деформированием. Согласно результатам РФА и СЭМ полученные пластины состояли из двух фаз: Al2O3, CrB2 и свободного бора. За счет изменений условий теплоотвода при свободном СВС-сжатии и снижения времени нахождения синтезированного материала при повышенной температуре образование моноборида хрома и бората алюминия не происходит. Поскольку образование боратов алюминия начинается в интервале температур 900 – 950°С, то была проведена дополнительно термообработка полученных образцов при температуре 950°С в течении 20 часов. Установлено, что в результате термообработки за счет взаимодействия свободного бора и оксида алюминия происходит образование бората алюминия Al4B2O9, а в результате термического разложения CrB2 возникает также моноборид хрома. Указанным методом были получены керамические пластины размерами 50 × 40 × 7 мм. Максимальное значение плотности полученных пластин составило 3.98 г / см3, при этом пористость составила около 15 %.

Ссылки (26)

1. R. Sarkar, H. Y. Sohn. Metall Mater. Trans. B. 49 (4), 1860 (2018). Crossref
2. A. M. Abyzov. Refract. Ind. Ceram. 60 (2), 9 (2019). Crossref
3. G. Y. Wu et al. J. Alloy Compd. 796, 131 (2019). Crossref
4. V. V. Slovikovskii, A. V. Gulyaeva. Refract. Ind. Ceram. 58 (5), 475 (2018). Crossref
5. Y. L. Kats, M. V. Krasnyanskii, D. I. Yusupov, A. S. Tyuftyaev, M. K. Gadzhiev, M. A. Khromov. Metallurgist. 63 (3-4), 228 (2019). Crossref
6. J. F. Chen, L. G. Chen, Y. W. Wei, N. Li, S. W. Zhang. Corros. Sci. 143, 166 (2018). Crossref
7. A. M. Hassan, H. Moselhy, M. F. Abadir. Int. J. Appl. Ceram. Tec. 16 (1), 418 (2019). Crossref
8. C. Detellier. Chem. Rec. 18 (7-8), 868 (2018). Crossref
9. D. X. Pan, H. Z. Zhao, H. Zhang, P. D. Zhao, Y. C. Li, Q. F. Zou. Ceram. Int. 45 (15), 18215 (2019). Crossref
10. Y. J. Wu, S. Q. Song, Z. L. Xue, M. Nath. Metall Mater. Trans. B. 50 (2), 808 (2019). Crossref
11. W. L. Wang, L. W. Xue, T. S. Zhang, L. J. Zhou, J. Y. Chen, Z. H. Pan. Ceram. Int. 45 (16), 20664 (2019). Crossref
12. M. A. Zalapa-Garibay, A. Arizmendi-Moraquecho, S. Y. Reyes-Lopez. J. Ceram. Sci. Technol. 10 (1), 9 (2019). Crossref
13. M. S. Varfolomeev, G. I. Shcherbakova. Refract. Ind. Ceram. 59 (3), 290 (2018). Crossref
14. M. F. Hernandez, G. Suarez, M. Cipollone, M. S. Conconi, E. F. Aglietti, N. M. Rendtorff. Ceram. Int. 43 (2), 2188 (2017). Crossref
15. E. A. Levashov, A. S. Mukasyan, A. S. Rogachev, D. V. Shtansky. Int. Mater. Rev. 62 (4), 203 (2017). Crossref
16. S. Vorotilo, A. Y. Potanin, I. V. Iatsyuk, E. A. Levashov. Adv. Eng. Mater. 20 (8), 15 (2018). Crossref
17. G. H. Liu, J. T. Li, K. X. Chen. Int. J. Refract. Met. H. 39, 90 (2013). Crossref
18. K. Moritz, N. Gerlach, J. Hubalkova, C. G. Aneziris. Int. J. Appl. Ceram. Tec. 16 (1), 14 (2019). Crossref
19. S. Schaffoner, L. Freitag, J. Hubalkova, C. G. Aneziris. J. Eur. Ceram. Soc. 36 (8), 2109 (2016). Crossref
20. T. F. Krenzel, J. Schreuer, D. Laubner, M. Cichocki, H. Schneider. J. Am. Ceram. Soc. 102 (1), 416 (2019). Crossref
21. M. Nath, P. Kumar, S. Q. Song, Y. W. Li, H. S. Tripathi. Ceram. Int. 45 (9), 12411 (2019). Crossref
22. A. M. Stolin, P. M. Bazhin, A. S. Konstantinov, M. I. Alymov. Dokl. Chem. 480, 136 (2018). Crossref
23. A. Pazniak et al. Ceram. Int. 45 (2), 2020 (2019). Crossref
24. Y. Nagao, T. Hamada, A. Imamura, S. Hinokuma, Y. Nakahara, M. Machida. Catal. Sci. Technol. 6 (14), 5464 (2016). Crossref
25. K. Hoffmann et al. J. Solid State Chem. 247, 173 (2017). Crossref
26. S. A. Decterov, V. Swamy, I. H. Jung. Int. J. Mater. Res. 98 (10), 987 (2007). Crossref

Другие статьи на эту тему