Алиса Ивановна Матуляк – аспирант, ассистент кафедры «Перспективные материалы и технологии аэрокосмического назначения», инженер научно-исследовательского отдела № 9
Россия, 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Alisa I. Matulyak – Postgraduate Student, Assistant, Department of Advanced Materials and Aerospace Technologies, Engineer, Research Department No. 9
4 Volokolamskoe Shosse, Moscow 125993, Russia
Алексей Николаевич Астапов – к.т.н., доцент кафедры «Перспективные материалы и технологии аэрокосмического назначения», науч. сотрудник научно-исследовательского отдела № 9
Россия, 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Alexey N. Astapov – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Advanced Materials and Aerospace Technologies, Researcher, Research Department No. 9
4 Volokolamskoe Shosse, Moscow 125993, Russia
Исследована возможность получения покрытий на подложке из C/C–SiC-композита по технологии шликерно-обжигового наплавления порошковых композиций MoSi2–HfB2–Si, MoSi2–HfSi2–HfB2–SiB4 и MoSi2–HfSi2–SiB4 при температуре 1620 °C и давлении разрежения аргона ~100 Па. Покрытия имеют каркасную структуру, образованную главным образом фрагментарно спеченными зернами MoSi2 и равномерно распределенными между ними частицами HfB2 . Морфология синтезированных частиц HfB2 представлена полиэдрическими образованиями размером от 5 до 10 мкм и нановискерами толщиной 100–200 нм и длиной 2–4 мкм. Предложена последовательность реакционного взаимодействия в системах MoSi2–HfSi2–HfB2–SiB4 и MoSi2–HfSi2–SiB4 , определяющая синтез in situ вторичных фаз HfB2 и SiС. Установлено, что спекание зерен происходит лишь фрагментарно и протекает преимущественно по жидкофазному механизму, о чем свидетельствует наличие в структуре множества фрагментов с высокой компактностью (особенно для системы MoSi2–HfSi2–SiB4 ). При этом доля промежуточной жидкой фазы в обеих системах оказалась недостаточной для получения покрытий с необходимой высокой сплошностью структуры во всем объеме. Проведены физико-химические расчеты в исследуемых системах. Показано, что общая пористость покрытий в зависимости от состава составляет ~ 53÷57 %. Установлено, что наибольший вклад в формирование несплошностей вносят испарение кремния и пиролиз органического связующего при термической обработке, а пористость от их вклада составляет 29–37 и 20–25 % соответственно. Определены перспективные направления снижения пористости покрытий, формируемых по рассмотренной технологии.
The possibility of forming coatings on a of C/C–SiC composite substrate by slurry painting followed by in situ reactive firing of MoSi2–HfB2–Si, MoSi2–HfSi2–HfB2–SiB4 and MoSi2–HfSi2–SiB4 powder compositions at 1620 °C and an argon pressure of ~100 Pa was investigated. The resulting coatings exhibit a framework structure formed mainly by fragmentarily sintered MoSi2 grains with uniformly distributed HfB2 particles between them. The synthesized HfB2 particles have a polyhedral morphology with sizes of 5 to 10 μm and also form nanowhiskers 100–200 nm thick and 2–4 μm long. A sequence of reactions occurring in the MoSi2–HfSi2–HfB2–SiB4 and MoSi2–HfSi2–SiB4 systems is proposed, which determines the in situ synthesis of secondary HfB2 and SiC phases. It was established that grain sintering occurs only fragmentarily and proceeds predominantly by a liquid-phase mechanism, as indicated by the presence of numerous highly compact fragments in the structure (especially in the MoSi2–HfSi2–SiB4 system). However, the fraction of the transient liquid phase in both systems is insufficient to obtain coatings with the required high structural continuity throughout the volume. Physicochemical calculations were carried out for the investigated systems. It is shown that, depending on the composition, the total porosity of the coatings is approximately 53–57 %. Silicon evaporation and pyrolysis of the organic binder during heat treatment make the greatest contribution to the formation of discontinuities, producing porosity of 29–37 and 20–25 %, respectively. Promising approaches to reducing the porosity of coatings formed by this technology are identified.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.