Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Синтез композиционных материалов на основе МАХ-фазы Ti₃SiC₂, содержащей бориды

Авторы

Н.И. Афанасьев, О.К. Лепакова

Организация

Томский научный центр СО РАН
г. Томск, Российская Федерация

Аннотация

Исследованы микроструктура, фазовый состав и жаростойкость МАХ-фазы Ti₃SiC₂ и композиционного наноламинатного соединения Ti₃SiC₂-В, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме послойного горения. Процесс синтеза проводили в бомбе постоянного давления в атмосфере аргона. Волну безгазового горения инициировали раскаленной вольфрамовой спиралью. Максимальную температуру горения определяли вольфрам-рениевой термопарой ВР5-ВР20. Фазовый состав и структурные параметры полученных материалов определяли на дифрактометрах Shimadzu XRD-6000 (CuKα-излучение) и ДРОН-2 (СоКα-излучение). Количественный фазовый анализ проводили с помощью программы POWDER CELL 2,4. Для изучения микроструктуры использовали оптический (Axiovert 200M, Karl Zeiss) микроскоп. Установлено, что бор не входит в состав твердого раствора МАХ-фазы при концентрации менее 0,2 мол. %. Продукты с содержанием бора более 0,2 мол. % содержат дисперсные частицы диборида титана, располагающиеся между пластинами МАХ-фазы. Проведенные испытания на жаростойкость при температуре 1373 К показали, что исследованные в работе композиционные материалы на основе соединения Ti₃SiC₂ соответствуют жаростойкости стехиометрической фазы и превосходят по жаростойкости сплавы системы Ni-Cr-Al-Y, широко используемые для защиты деталей газотурбинного двигателя. Абразивная износостойкость композиционного материала в 1,6 раза выше, чем у МАХ-фазы и в 2,8 раза превосходит износостойкость сплава Ni-CrAl-Y. Полученные материалы перспективны для использования в качестве жаростойких и износостойких покрытий.

Ключевые слова

МАХ-фаза, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, фазовый состав, жаростойкость

Список литературы

[1] Faber L., Barsoum M. W., Zavaliangos A., El-Raghy T. Dislocations and Stacking Faults in Ti3SiC2 // Journal of the American Ceramic Society, 1998, no. 6, pp. 1677–1681.

[2] Barsoum M. W. The Mn+1AXn phases: A new class of solids. Thermodinamically Stable nanolaminates // Progress in Solid State Chemistry, 2000, no. 28, pp. 201–281.

[3] Barsoum M. W., El-Raghy T., Radovic M. Ti₃SiC₂: a layered machinable ductile carbide // Interceram, 2000, vol. 49.

[4] Li J. F, Pan W., Sato F., Watanabe R. Mechanical properties of. polycrystalline Ti₃SiC₂ at ambient and elevated temperatures // Acta Materialia, 2001, no. 49, pp. 937–945.

[5] Sun Z. M., Murugaiah A., Zhen T., Zhou A., Barsoum M. W. Microstructure and mechanical properties of porous Ti₃SiC₂ // Acta Materialia, 2005, no. 53, pp. 4359–4366.

[6] Barsoum M. W., El-Raghy T. The MAX Phases: Unique New Сarbide and Nitride Materials // American Scientist, 2001, vol. 89, no. 4, pp. 334–343.

[7] Медведева Н. И. Влияние примесей бора, азота, кислорода на электронную структуру и деформационное поведение Ti₃SiC₂ / Физика твердого тела. 2013. Т. 55. Вып. 3. С. 500–503.

[8] Шалин Р. Е. Жаропрочные сплавы для газовых турбин. М. : Металлургия, 1981. 480 с.

[9] Афанасьев Н. И., Бушнев Л. С., Колобов Ю. Р. Влияние жаростойкого покрытия на деградацию микроструктуры сплава ЖС6У // Изв. вузов. Физика. 1986. № 12. С. 109–111.

[10] Eds Sims Ch. T., Stoloff N. S., Hagel W. C. Superalloys. New York, John Willey & Sons Inc., 2007, 384 p.

[11] Gons M. Ion Implantation into metals to prevent high temperature oxidation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1983, vol. 209–210, pp. 841–847.

[12] Добровольский А. Г., Кошеленко П. И. Абразивная износостойкость материалов. Киев : Тэхника, 1989. 120 с.

Цитирование данной статьи

Афанасьев Н.И., Лепакова О.К. Синтез композиционных материалов на основе МАХ-фазы Ti₃SiC₂, содержащей бориды // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 4. С. 225-228. doi: 10.26732/2618-7957-2018-4-225-228

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.