Исследование микроструктуры реакционно-спеченной карбидокремниевой керамики с применением подходов цифрового материаловедения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье экспериментально установлено, что физико-механические характеристики реакционно-спеченных карбидокремниевых керамик являются напрямую чувствительными не только к параметрам дефектации структуры, но и к совокупности однородности распределения всех компонентов в объеме материала, что во многом определяют технологические параметры формования керамических порошков.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Марков

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Г. Чекуряев

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

М. М. Сычев

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

И. Н. Кравченко

Институт машиноведения имени А. А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Москва

Д. А. Дюскина

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Н. Николаев

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Д. Быкова

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Н. Беляков

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Смольянов

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарёва

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Россия, Саранск

Список литературы

  1. Silicon carbide: recent major advances. Advanced Texts in Physics / Eds. W. J. Choyke, H. Matsunami, G. Pensl. Berlin, Heidelberg: Springer Science & Business Media. 2003. 899 р. https://doi.org/10.1007/978-3-642-18870-1
  2. Saddow S. E., Agarwal A. K. Advances in silicon carbide processing and applications. Norwood, Massachusetts: Artech House, 2005. 212 р.
  3. Агеев О. А., Беляев А. Е., Болтовец Н. С. и др. Карбид кремния: технология, свойства, применение: «НТК Институт монокристаллов», Институт сцинтилляционных материалов / Под общ. ред. А. Е. Беляева, Р. В. Конаковой. Харьков: ИСМА, 2010. 530 с.
  4. Perevislov S. N. Mechanism of liquid-phase sintering of silicon carbide and nitride with oxide activating additives // Glass and Ceramics. 2013. V. 70 (7–8). P. 265. https://doi.org/10.1007/s10717-013-9557-y
  5. Perevislov S. N., Tomkovich M. V., Lysenkov A. S. Silicon carbide liquid-phase sintering with various activating agents // Refractories and Industrial Ceramics. 2019. V. 59. P. 522. https://doi.org/10.1007/s11148-019-00265-6
  6. Perevislov S. N., Afanaseva L. E., Baklanova N. I. Mechanical properties of SiC-fiber-reinforced reaction-bonded silicon carbide // Inorganic Materials. 2020. V. 56 (4). P. 425. https://doi.org/10.1134/S0020168520040123
  7. Гаршин А. П., Шумячер В. М., Пушкарев О. И. Новые конструкционные материалы на основе карбида кремния. 2-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2020. 182 с.
  8. Shikunov S. L., Kurlov V. N. Preparation of composite materials based on silicon carbide // J. Tech. Phys. 2017 V. 87 (12). P. 1871. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.12.45212.2291
  9. Carter D. H. et al. SiC‐MoSi2 Composites // A Collection of Papers Presented at the 13th Annual Conference on Composites and Advanced Ceramic Materials: Ceramic Engineering and Science Proceedings. — Hoboken, N.Y., USA: John Wiley & Sons, Inc., 1989. С. 1121.
  10. He Z. et al. Formation mechanism and oxidation behavior of MoSi2–SiC protective coating prepared by chemical vapor infiltration/reaction // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013. Т. 23. № 7. С. 2100.
  11. Briggs J. Engineering ceramics in Europe and the USA. Enceram: Menith Wood. UK, Worcester, 2011. 331 р.
  12. Lysenkov A. S., Kim K. A., Titov D. D., Frolova M. G., Kargin Y. F., Petrakova N. V., Melnikova I. S. Composite material Si3N4/SiC with calcium aluminate additive // J. of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2018. V. 1134. № 1. P. 012036.
  13. Перевислов С. Н. Оценка трещиностойкости реакционно-спеченных композиционных материалов на основе карбида бора // Новые огнеупоры. 2019. № 3. С. 49.
  14. Чайникова А. С., Сорокин О. Ю., Кузнецов Б. Ю. и др. Исследование образцов из реакционно-спеченного карбида кремния визуально-оптическим и радиографическим методами неразрушающего контроля // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. № 88 (6). С. 46.
  15. Dyachkova L. N., Zvonarev E. V., Shelekhina V. M., Isupov M. A. On the issue of obtaining silicon carbide materials by reaction sintering // Inzh.-Fiz. Zh. 1997. V. 70 (2). P. 260.
  16. Shevchenko V. Y., Perevislov S. N. Reaction–diffusion mechanism of synthesis in the diamond–silicon carbide system // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2021. V. 66. P. 1107.
  17. Markov M. A., Vikhman S. N., Belyakov A. N. et al. High-temperature bending tests of reaction-sintered silicon carbide-based ceramic materials // Russian Journal of Applied Chemistry. 2023. V. 96 (1). P. 16. https://doi.org/10.1134/S1070427223010032
  18. Новиков Д. В. Самоорганизация кластеров фаз в однородно неупорядоченных полимерных композиционных материалах // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. № 9. С. 1829.
  19. Козлов Г. В., Долбин И. В., Койфман О. И. Фрактальная модель усиления нанокомпозитов полимер/углеродные нанотрубки с ультрамалыми концентрациями нанонаполнителя // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486. № 1. С. 39.
  20. Чекуряев А. Г., Сычев М. М., Мякин С. В. Анализ структуры композиционных систем с использованием фрактальных характеристик на примере системы BaTiO3-фуллеренол-ЦЭПС // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 6. С. 740.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пример механической обработки высокотвердого реакционно-спеченного карбида кремния: (а) – общий вид механической смеси карбидокремниевых порошков; (б) – рентгенограмма композиционного порошка, плакированного технической сажей; (в) – литой материал с выделенными частицами первичного карбида кремния.

Скачать (28KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Макет изделия сложной геометрии с резьбой.

Скачать (17KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Характерная структура прессованного реакционно-спеченного карбида кремния, с введением технической сажи 15% мас. при малой фокусировке.

Скачать (15KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение параметра лакунарности прессованных 1 и литых 2 керамик на основе реакционно-спеченного карбида кремния по первичным зернам, с введением технической сажи 15% мас.

Скачать (10KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Характерная структура прессованных и литых керамик на основе реакционно-спеченного карбида кремния, с введением технической сажи 15% мас.: (а) — прессованный материал; (б) — литой материал; (в) — литой материал с выделенными частицами первичного карбида кремния.

Скачать (56KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сравнение параметра лакунарности прессованных 1 и литых 2 керамик на основе реакционно-спеченного карбида кремния по кремниевым включениям с введением технической сажи 15% мас.: (а)– включения кремния, участок структуры литой керамики; (б) — зависимости распределения кремния.

Скачать (30KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость изменения лакунарности по зернам первичного карбида кремния и модуля упругости керамик от варьирования исходного содержания углерода.

Скачать (12KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024