powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2013-4-19-31powder-47Research ArticleСамораспространяющийся высокотемпературный синтезSelf-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS)ОСОБЕННОСТИ ГОРЕНИЯ В СИСТЕМЕ Mo–Si–B Часть 1. Механизм и кинетикаCombustion features in the Mo–Si–B system. Part 1. Mechanism and kineticsЛевашовЕ. А.LevashovE. A.

докт. техн. наук, проф., акад. РАЕН, зав. кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий МИСиС, директор Научно-учебного центра (НУЦ) СВС МИСиС–ИСМАН

levashov@shs.misis.ruПогожевЮ. С.PogozhevYu. S.

канд. техн. наук, доцент кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий МИСиС, ст. науч. сотр. НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН 

pogozhev@rambler.ruПотанинА. Ю.PotaninA. Yu.

аспирант НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН

a.potanin@inbox.ruКочетовН. А.KochetovN. A.

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. лаборатории динамики микрогетерогенных процессов ИСМАН 

kolyan_kochetov@mail.ruКовалевД. Ю.KovalevD. Yu.

канд. техн. наук, зав. лабораторией ИСМАН.

kovalev@ism.ac.ruШвындинаН. В.ShvyndinaN. V.

вед. инженер НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН

natali19-03@list.ruСвиридоваТ. А.SviridovaT. A.

канд. физ.-мат. наук, науч. сотр. Центра композиционных материалов МИСиС

tim-17@yandex.ruТимофеевА. Н.TimofeyevA. N.

канд. техн. наук, 1-й зам. ген. директора ОАО «Композит»

atimofeev@kompozit-mv.ruНаучно-учебный центр СВС МИСиС–ИСМАН, 119049, г. Москва, В-49, Ленинский пр-т, 4Russian FederationИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН), 142432, Московская обл., Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8Russian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, В-49, Ленинский пр-т, 4Russian FederationОАО «Композит», 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4Russian Federation201320012015041931Copyright © Левашов Е.А., Погожев Ю.С., Потанин А.Ю., Кочетов Н.А., Ковалев Д.Ю., Швындина Н.В., Свиридова Т.А., Тимофеев А.Н., 20132013Левашов Е.А., Погожев Ю.С., Потанин А.Ю., Кочетов Н.А., Ковалев Д.Ю., Швындина Н.В., Свиридова Т.А., Тимофеев А.Н.Levashov E.A., Pogozhev Y.S., Potanin A.Y., Kochetov N.A., Kovalev D.Y., Shvyndina N.V., Sviridova T.A., Timofeyev A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://powder.misis.ru/jour/article/view/47

Работа посвящена исследованию кинетики и механизмов горения реакционных смесей, а также получению методом СВС керамических ма- териалов в тройной системе Mo–Si–B. Показано, что для смесей, обогащенных кремнием, движущей силой СВС-реакции являются плавление кремния, растекание полученного расплава по поверхности твердых частиц молибдена и бора с растворением последнего в нем и образова- ние пленки промежуточного силицида Mo3Si. Последующая диффузия кремния в молибден приводит к появлению зерен MoSi2, при этом зерна борида молибдена формируются в результате диффузии молибдена в расплав. В составах с высоким содержанием бора и низкой долей крем- ния образование MoB может протекать посредством газофазного массопереноса субоксида МоО3 к частицам бора. Проведены исследования стадийности химических превращений в волне горения. Полученные данные свидетельствуют о возможности параллельного и последова- тельного прохождения реакций образования силицида и борида молибдена, чем обусловлен переход горения из режима слияния в режим отрыва и наоборот. В режиме отрыва реакция образования силицида молибдена является ведущей, а формирование борида молибдена про- исходит с небольшим временным отрывом. По технологии силового СВС-компактирования получены мишени для магнетронного напыления. 

The article describes the investigation of reaction mix combustion kinetics and mechanisms as well as to producing ceramic materials in the Mo–Si–B ternary system by SHS method. For mixes enriched by silicon, the driving force of the SHS-reaction is shown to be silicon fusion, produced melt sprea- ding over the surface of molybdenum and boron solid particles with dissolution of the latter in it and formation of Mo3Si intermediate silicide film. The subsequent silicon diffusion in molybdenum results in occurrence of MoSi2 grains, thus molybdenum boride grains are formed as a result of mo- lybdenum diffusion into the melt. In the compositions with high boron content and low silicon fraction, MoB formation can carry by means of gas- phase mass transfer of МоО3 suboxide to boron particles. Investigations of chemical transformation succession have been carried out in combustion wave. The obtained data testify of the possibility of parallel and subsequent flowing of molybdenum silicide and boride formation reactions, this sti- pulates the combustion transfer from fusion mode to detachment mode and vice versa. In the detachment mode, molybdenum silicide formation re- action is leading one, and molybdenum boride formation occurs with short time detachment. Using the power SHS-compaction, targets for magne- tron deposition are produced. 

СВСэнергия Гиббсафазообразованиереакционная диффузияборид молибдена (MoB)SHSGibbs energyphase formationreactionary diffusionmolybdenum boride (MoB)ReferencesКаблов Е. Н., Голубовский Е. Р. Жаропрочность никелевых сплавов. М.: Машиностроение, 1998.Каблов Е. Н., Голубовский Е. Р. Жаропрочность никелевых сплавов. М.: Машиностроение, 1998.Самсонов Г. В., Дворина Л. А., Рудь Б. М. Силициды. М.: Ме­ таллургия, 1979.Самсонов Г. В., Дворина Л. А., Рудь Б. М. Силициды. М.: Ме­ таллургия, 1979.Bartlett R.W., Mccamont J.W., Gage P. R. // J. Am. Ceram. Soc. 1965. Vol. 48, No 11. P. 551.Bartlett R.W., Mccamont J.W., Gage P. R. // J. Am. Ceram. Soc. 1965. Vol. 48, No 11. P. 551.Meyer M. K., Kramer M. J., Akinca M. // Ibid. 1996. Vol. 79, No 4. P. 938.Meyer M. K., Kramer M. J., Akinca M. // Ibid. 1996. Vol. 79, No 4. P. 938.Schneibel J.H., Kramer M.J., Ünal Ö., Wright R.N. // Intermetallics. 2001. Vol. 9, iss. 1. P. 25.Schneibel J.H., Kramer M.J., Ünal Ö., Wright R.N. // Intermetallics. 2001. Vol. 9, iss. 1. P. 25.Sakidja R., Perepezko J. H., Kim S., Sekido N. // Acta Mater. 2008. Vol. 56, iss. 18. P. 5223.Sakidja R., Perepezko J. H., Kim S., Sekido N. // Acta Mater. 2008. Vol. 56, iss. 18. P. 5223.Krüger M., Franz S., Saage H. et al. // Intermetallics. 2008. Vol. 16, iss. 7. P. 933.Krüger M., Franz S., Saage H. et al. // Intermetallics. 2008. Vol. 16, iss. 7. P. 933.Sekido N., Sakidja R., Perepezko J. H. // Ibid. 2007. Vol. 15, iss. 9. P. 1268.Sekido N., Sakidja R., Perepezko J. H. // Ibid. 2007. Vol. 15, iss. 9. P. 1268.Hayashi T., Ito K., Ihara K. et al. // Ibid. 2004. Vol. 12, iss. 7–9. P. 699.Hayashi T., Ito K., Ihara K. et al. // Ibid. 2004. Vol. 12, iss. 7–9. P. 699.Ihara K., Ito K., Tanaka K., Yamaguchi M. // Mater. Sci. Eng. 2002. Vol. 329–331. P. 222.Ihara K., Ito K., Tanaka K., Yamaguchi M. // Mater. Sci. Eng. 2002. Vol. 329–331. P. 222.Yoshimi K., Nakatani S., Suda T. et al. // Intermetallics. 2002. Vol. 10, iss. 5. P. 407.Yoshimi K., Nakatani S., Suda T. et al. // Intermetallics. 2002. Vol. 10, iss. 5. P. 407.Ito K., Ihara K., Tanaka K. et al. // Ibid. 2001. Vol. 9, iss. 7. P. 591.Ito K., Ihara K., Tanaka K. et al. // Ibid. 2001. Vol. 9, iss. 7. P. 591.Abbasi A. R., Shamanian M. // Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. 528, iss. 9. P. 3295.Abbasi A. R., Shamanian M. // Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. 528, iss. 9. P. 3295.Katrych S., Grytsiv A., Bondar A. et al. // J. Alloys Compd. 2002. Vol. 347, iss. 1–2. P. 94.Katrych S., Grytsiv A., Bondar A. et al. // J. Alloys Compd. 2002. Vol. 347, iss. 1–2. P. 94.Левашов Е. А., Рогачев А. С., Курбаткина В. В. и др. Перспек­тивные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Изд. дом «МИСиС», 2011.Левашов Е. А., Рогачев А. С., Курбаткина В. В. и др. Перспек­тивные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Изд. дом «МИСиС», 2011.Мержанов А. Г. Твердопламенное горение. Черноголовка: ИСМАН, 2000.Мержанов А. Г. Твердопламенное горение. Черноголовка: ИСМАН, 2000.Еремина Е. Н., Курбаткина В. В., Левашов Е. А. и др. // Хи­мия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13, No 2. С. 197.Еремина Е. Н., Курбаткина В. В., Левашов Е. А. и др. // Хи­мия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13, No 2. С. 197.Левашов Е. А., Рогачев А. С., Епишко Ю. К., Кочетов Н. А. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2007. No 1 С. 14.Левашов Е. А., Рогачев А. С., Епишко Ю. К., Кочетов Н. А. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2007. No 1 С. 14.Levashov E. A., Kurbatkina V. V., Rogachev A. S. et al. // Russ. J. Non­Ferr. Metals. 2008. Vol. 49, No 5. P. 404.Levashov E. A., Kurbatkina V. V., Rogachev A. S. et al. // Russ. J. Non­Ferr. Metals. 2008. Vol. 49, No 5. P. 404.Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Мержанов А.Г. // ДАН. 1987. Т. 297, No 6. С. 1425.Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Мержанов А.Г. // ДАН. 1987. Т. 297, No 6. С. 1425.Kharatyan S. L., Chatilyan H. A., Galstyan G. S. // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, iss. 15. P. 4876.Kharatyan S. L., Chatilyan H. A., Galstyan G. S. // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, iss. 15. P. 4876.Baras F., Kondepudi D. K., Bernard F. // J. Alloys Compd. 2010. Vol. 505, iss. 1. P. 43.Baras F., Kondepudi D. K., Bernard F. // J. Alloys Compd. 2010. Vol. 505, iss. 1. P. 43.Mossino P. // Ceram. Int. 2004. Vol. 30, No 3. P. 311.Mossino P. // Ceram. Int. 2004. Vol. 30, No 3. P. 311.Харатян С. Л. Самораспространяющийся высокотемпера­ турный синтез: теория и практика / Под ред. А. Е. Сычева. Черноголовка: Территория, 2001. C. 157.Харатян С. Л. Самораспространяющийся высокотемпера­ турный синтез: теория и практика / Под ред. А. Е. Сычева. Черноголовка: Территория, 2001. C. 157.Pogozhev Yu. S., Potanin A. Yu., Levashov E. A. et al. // Int. J. SHS. 2012. Vol. 21, No 4. P. 202.Pogozhev Yu. S., Potanin A. Yu., Levashov E. A. et al. // Int. J. SHS. 2012. Vol. 21, No 4. P. 202.Мержанов А. Г., Боровинская И. П., Пономарев В. И. и др. // ДАН. 1993. Т. 328, No 1. С. 72.Мержанов А. Г., Боровинская И. П., Пономарев В. И. и др. // ДАН. 1993. Т. 328, No 1. С. 72.Пономарев В.И, Хоменко И.О., Мержанов А.Г. // Кристал­лография. 1995. Т. 40, No 1, С. 14.Пономарев В.И, Хоменко И.О., Мержанов А.Г. // Кристал­лография. 1995. Т. 40, No 1, С. 14.Горелик С. С., Скаков Ю. А., Расторгуев Л. Н. Рентгенографи­ческий и электронно­оптический анализ. М.: МИСИС, 2002.Горелик С. С., Скаков Ю. А., Расторгуев Л. Н. Рентгенографи­ческий и электронно­оптический анализ. М.: МИСИС, 2002.Бабкин С. Б., Блошенко В. Н., Боровинская И. П. // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 27, No 3. С. 74.Бабкин С. Б., Блошенко В. Н., Боровинская И. П. // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 27, No 3. С. 74.Prasad S., Paul A. // Intermetallics. 2011. Vol. 19, iss. 8. P. 1191.Prasad S., Paul A. // Intermetallics. 2011. Vol. 19, iss. 8. P. 1191.Arnas B., Male G., Salanoubat D. et al. // J. Less­Common Metals. 1981. Vol. 82, No 11–12. P. 245.Arnas B., Male G., Salanoubat D. et al. // J. Less­Common Metals. 1981. Vol. 82, No 11–12. P. 245.Stratiichuk D. A. // Repts Nat. Acad. Sci. Ukraine. 2011. No 3. P. 94.Stratiichuk D. A. // Repts Nat. Acad. Sci. Ukraine. 2011. No 3. P. 94.Kazuo Nakajima, Noritaku Usami // Adv. Mater. Res. 2009. Vol. 14. P. 269.Kazuo Nakajima, Noritaku Usami // Adv. Mater. Res. 2009. Vol. 14. P. 269.Yuranov I. A., Fomin A. A., Shiryaev A. A., Kashireninov O. E. // J. Mater. Synth. and Proces. 1994. Vol. 2, No 4. P. 239.Yuranov I. A., Fomin A. A., Shiryaev A. A., Kashireninov O. E. // J. Mater. Synth. and Proces. 1994. Vol. 2, No 4. P. 239.Kurbatkina V. V., Levashov E. A. // Mechanoactivation of SHS in book combustion of heterogeneous systems: Fundamentals and applications for materials synthesis / Eds. A. S. Mukasyan, K. S. Martirosyan. Kerala (India): Transworld Research Network, 2007. P. 131–141.Kurbatkina V. V., Levashov E. A. // Mechanoactivation of SHS in book combustion of heterogeneous systems: Fundamentals and applications for materials synthesis / Eds. A. S. Mukasyan, K. S. Martirosyan. Kerala (India): Transworld Research Network, 2007. P. 131–141.Egishyan A.V., Manukyan Kh. V., Harutyunyan A. B., Kharatyan S. L. // Int. J. SHS. 2006. Vol. 15, No 1. P. 33.Egishyan A.V., Manukyan Kh. V., Harutyunyan A. B., Kharatyan S. L. // Int. J. SHS. 2006. Vol. 15, No 1. P. 33.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.