1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 9, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 9, стр. 44-51

Слоистые композиционные материалы Ti/Ta/Hf/керамика для экстремальных условий эксплуатации

О. К. Камынина a, *, С. Г. Вадченко b, И. Д. Ковалев b, Д. В. Прохоров a

a Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН
142432 Черноголовка, Московская область, Россия

b Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
142432 Черноголовка, Московская область, Россия

* E-mail: kamynolya@gmail.com

Поступила в редакцию 17.11.2022
После доработки 16.02.2023
Принята к публикации 16.02.2023

Аннотация

Слоистые композиционные материалы Ti/Ta/Hf/керамика получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из предварительно структурированных образцов с использованием металлических фольг (Ti, Hf, Ta, Ni) и реакционных лент (Ti + 0.65C), (Ti + 1.7B) и (5Ti + 3Si). Реакционные ленты для синтеза изготавливали прокаткой из порошковых смесей. Морфология, элементный и фазовый составы синтезированных многослойных композиционных материалов были изучены методами растровой электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Отдельное внимание уделено формированию промежуточных слоев и модификации поверхности металлических фольг. Прочностные характеристики синтезированных материалов определяли по схеме трехточечного нагружения при температурах 25 и 1100°С. Анализ полученных материалов показал, что соединение в режиме горения металлических фольг и реакционных лент, обеспечивается за счет реакционной диффузии, взаимной пропитки и химических реакций, протекающих в реакционных лентах и на поверхности металлических фольг. Формирование тонких промежуточных слоев в виде металлокерамики и эвтектических растворов обеспечивает синтезированным многослойным материалам хорошие прочностные свойства (275 МПа при 25°С, 72 МПа при 1100°С). Данные результаты представляют интерес для разработки конструкционных материалов, работающих в экстремальных условиях.

Ключевые слова: слоистые композиционные материалы, металлические фольги, керамика, реакционные ленты, горение, гафний, титан, тантал, структура, фазовый состав, диффузия.

Список литературы

  1. Xu Y., Zhu J., Wu Z., Cao Y., Zhao Y., Zhang W. // Adv. Compos. Hybrid Mater. 2018. V. 1. P. 460. https://doi.org/10.1007/s42114-018-0032-7

  2. Jadoon A.K. // J. Mater. Sci. 2004. V. 39. P. 593. https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000011516.43086.20

  3. Le V.T., Ha N.S., Goo N.S. // Composites. Part B. 2021. V. 226. P. 109301.https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109301

  4. Wunderlich W. // Metals. 2014. V. 4. P. 410. https://www.doi.org/10.3390/met4030410

  5. Wang A., Gallino I., Riegler S.S., Lin Y.-T., Isaac N.A., Camposano Y.H.S., Matthes S., Flock D., Jacobs H.O., Yen H.-W., Schaaf P. // Mater. Design. 2021. V. 206. P. 109790. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109790

  6. Levashov E.A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S., Shtansky D.V. // Int. Mater. Rev. 2017. V. 62. P. 203. https://doi.org/10.1080/09506608.2016.1243291

  7. Rogachev A.S., Vadchenko S.G., Nepapushev A.A., Rogachev S.A., Scheck Yu.B., Mukasyan A.S. // Adv. Eng. Mater. 2018. V. 20. P. 1701044. https://doi.org/10.1002/adem.201701044

  8. Buinevich V.S., Nepapushev A.A., Moskovskich D.O., Kuskov K.V., Yudin S.N., Mukasyan A.S. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 30043. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.07.180

  9. Kurbatkina V.V., Patsera E.I., Levashov E.A. // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 4067. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.10.113

  10. Chen G., Yin J., Zhao S., Tang H., Qu X. // Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2019. V. 81. P. 71. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.02.020

  11. Bataev V.A., Golkovski M.G., Samoylenko V.V., Ruktuev A.A., Polyakov I.A., Kuksanov N.K. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 437. P. 181. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.12.114

  12. Wei D.B., Chen X.H., Zhang P.Z., Ding F., Li F.K., Yao Z.J. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 441. P. 448. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.02.058

  13. Zhang J., Wang S., Li W., Yu Yi., Jiang Ji. // Corrosion Sci. 2020. V. 164. P. 108348. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.108348

  14. Li H., Yu Y., Fang B., Xiao P., Wang S. // J. Europ. Ceram. Soc. 2022. V. 42. P. 4651. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.04.034

  15. Peng X., Wang S., Li W., Yu Yi., Li H. // J. Am. Ceram. Soc. 2022. V. 105. № 6. P. 4291. https://doi.org/10.1111/jace.18337

  16. Bai X., Li Y., Fang X., Zheng Q., Song Y., Chong X., Feng J., Liu Q., Gao Y. // J. Alloys Compd. 2022. V. 818. P. 152829. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.165244

  17. Kamynina O.K., Vadchenko S.G., Shchukin A.S., Kovalev I.D. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016. V. 25. P. 238. https://doi.org/10.3103/S106138621604004X

  18. Kamynina O.K., Vadchenko S.G., Shchukin A.S. // Russ. J. Non-Ferrous Metals. 2019. V. 60. P. 422. https://doi.org/10.3103/S1067821219040035

  19. Vadchenko S.G. // Combust. Explos. Shock Waves. 2019. V. 55. P. 177. https://doi.org/10.1134/S0010508219020060

  20. Huang L., Wang H.Y., Li Q., Yin S.Q., Jiang Q.C. // J. Alloys Compd. 2008. V. 457. № 286–291. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.03.054

  21. Valenza F., Sobczak N., Sobczak J., Nowak R., Muolo M.L., Passerone A., Sitzia S., Cacciamani G. // J. Europ. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 2. P. 521. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.10.007

  22. Passerone A., Muolo M.L., Valenza F., Monteverde F., Sobczak N. // Acta Materialia. 2009. V. 57. № 2. P. 356. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.09.016

  23. Kamynina O.K., Vadchenko S.G., Shkodich N.F., Kovalev I.D. // Metals. 2022. V. 12. № 1. P. 38. https://doi.org/10.3390/met12010038

  24. Vadchenko S.G., Suvorov D.S., Kamynina O.K., Mukhina N.I. // Combustion Explosion Shock Waves. 2021. V. 57. № 6. P. 672. https://doi.org/10.1134/S0010508221060058

  25. Liu R., Hou X.S., Yang S.Y., Chen C., Mao Y.R., Wang S., Zhong Z.H., Zhang Z., Lu P., Wu Y.C. // Mater. Characterization. 2021. V. 172. P. 110875. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.110875

  26. Tang B., Tan Y., Xu T., Sun Z., Li X. // Coatings. 2020. V. 10. № 9. P. 813 https://doi.org/10.3390/coatings10090813

  27. Zhou Y.L., Niinomi M., Akahori T. // Mater. Transactions. 2004. V. 45. № 5. P. 1594. https://doi.org/10.2320/matertrans.45.1549

  28. Kurbatkina V.V., Patsera E.I., Smirnov D.V., Levashov E.A. // Rus. J. Non-Ferrous Metals. 2020. V. 61. № 6. P. 691. https://doi.org/10.3103/S1067821220060140

  29. Li Sh., Xiao L., Liu S., Zhang Ya., Xu J., Zhou X., Zhao G., Cai Zh., Zhao X. // J. Europ. Ceram. Soc. 2022. V. 42. № 12. P. 4866. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.05.009

  30. Cai X., Wang D., Wang Y., Yang Z. // J. Manufact. Process. 2021. V. 64. P. 1349. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.02.057

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал