Регистрация / Вход
Прислать материал

Получение высокотемпературной керамики на основе диборида циркония и карбида кремния

Фамилия
Уваров
Имя
Александр
Отчество
Александрович
Номинация
Металлургия
Институт
Институт экотехнологий и инжиниринга (ЭкоТех)
Кафедра
Кафедра порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП)
Академическая группа
ММТ-16-7-15
Научный руководитель
к. т. н., доц. Погожев Ю.С.; асп. Яцюк И.В.
Название тезиса
Получение высокотемпературной керамики на основе диборида циркония и карбида кремния
Тезис

Керамика на основе ZrB2 и SiC является весьма перспективным материалом, способным работать в условиях чрезвычайно высоких температур вплоть до 2000 оС и агрессивных сред. Изделия на её основе могут применяться для работы в высокоскоростных тепловых потоках, где определяющими факторами являются высокая жаростойкость и способность залечивать образующиеся поверхностные дефекты. Такая керамика обладает рядом уникальных свойств: высокими температурой плавления, теплопроводностью, твердостью, стойкостью к абразивному износу и прочностными характеристиками при повышенных температурах. Методами получения керамики данного типа являются горячее прессование (ГП), искровое плазменное спекание (ИПС) и самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Кроме того, для обеспечения высокого комплекса служебных характеристик целесообразно комбинирование указанных технологий. 

Целью данной работы является исследование кинетики и механизма горения реакционной смеси Zr-B-Si-C, изучение стадийности химических превращений в волне горения при синтезе керамики ZrB2 + 25 % SiC, получение по технологии СВС компактной керамики и получение порошка для последующей консолидации методом ГП, а также проведение комплекса структурных исследований методами СЭМ, ЭДС и РФА.

В работе установлены экспериментальные зависимости Tг и Uг от Т0, рассчитано значение эффективной энергии активации процесса горения Еeff, составившее 170 кДж/моль. Методом динамической дифрактографии изучена стадийность химических превращений в волне горения: в первые моменты реакции из расплава формируется ZrB2, далее с незначительным временным отрывом при взаимодействии расплавленного кремния с сажей образуется SiC.

По технологии силового СВС-компактирования получена серия компактных образцов. По технологии СВС была получена серия порошков для последующей консолидации методом ГП. Для полученного порошка был проведен анализ гранулометрического состава. Проведены структурные исследования компактных продуктов синтеза, СВС-порошка и ГП-образцов методами СЭМ, ЭДС и РФА. Результаты исследований микроструктуры боридно-карбидной керамики показывают, что основными продуктами синтеза с поэлементным введением Zr, B, Si и С являются ZrB2 и β-SiC, образующиеся в результате жидкофазного взаимодействия.