Егор Дмитриевич Кузьменко – аспирант отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий
Россия, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 30
Egor D. Kuzmenko – Graduate Student for Division of Materials Science, School of Advanced Manufacturing Technologies
30 Lenin Prosp., Tomsk 634050, Russia
Сергей Вениаминович Матренин – к.т.н., доцент отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий
Россия, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 30
Sergey V. Matrenin – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Division of Materials Science, School of Advanced Manufacturing Technologies
30 Lenin Prosp., Tomsk 634050, Russia
Юрий Александрович Мировой – к.т.н., доцент отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий
Россия, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 30
Yuriy A. Mirovoy – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor Division of Materials Science, School of Advanced Manufacturing Technologies
30 Lenin Prosp., Tomsk 634050, Russia
Светлана Петровна Буякова – д.т.н., профессор отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий
Россия, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 30
Svetlana P. Buyakova – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Division of Materials Science, School of Advanced Manufacturing Technologies
30 Lenin Prosp., Tomsk 634050, Russia
В проведенной работе получены керамические образцы карбонитрида гафния, консолидированные методом горячего прессования коммерческих порошков карбида и нитрида гафния. Консолидирование проведено при температуре 2000 °С, давлении 40 МПа и времени выдержки 15 мин. В ходе исследования определены механические свойства материалов. Установлено, что при образовании карбонитрида гафния с увеличением стехиометрического соотношения C:N с 20:80 до 80:20 возрастают такие показатели, как твердость – с 17,7 до 22,9 ГПа, модуль Юнга – с 452 до 479 ГПа, прочность – с 622 до 694 МПа. В свою очередь, при большем содержании азота повышается трещиностойкость материала. При исследовании окислительной стойкости материалов при воздействии высоких температур (1200 °С) определено, что образцы карбонитрида гафния отличаются повышенной окислительной стойкостью относительно образцов карбида и нитрида гафния. С увеличением содержания углерода в карбонитриде скорость окисления снижается. При нагревании наблюдается параболическая кинетика окисления образцов. После окислительного воздействия на поверхности образцов формируется плотный оксидный слой с высокой адгезией.
In this study, ceramic hafnium carbonitride samples were obtained, consolidated by hot pressing commercial hafnium carbide and nitride powders. Consolidation was performed at a temperature of 2000 °C, a pressure of 40 MPa, and a holding time of 15 min. The mechanical properties of the materials were determined during the study. It was found that during the formation of hafnium carbonitride, increasing the stoichiometric C:N ratio from 20:80 to 80:20 increases the hardness from 17.7 to 22.9 GPa, Young’s modulus from 452 to 479 GPa, and strength from 622 to 694 MPa. In turn, increasing the nitrogen content increases the crack resistance of the material. A study of the oxidation resistance of materials exposed to high temperatures of 1200 °C revealed that hafnium carbonitride samples exhibited increased oxidation resistance compared to hafnium carbide and hafnium nitride samples. As the carbon content in the carbonitride increased, the oxidation rate decreased. Upon heating, parabolic oxidation kinetics were observed. After oxidative exposure, a dense, highly adhesive oxide layer formed on the surface of the samples.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.