Особенности СВС многокомпонентных карбидов
https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-4-58-66
Аннотация
Изучено горение порошков переходных металлов: титана марки ПТС (средний размер частиц 57 мкм), циркония ПЦРК-1 (12 мкм), тантала Та ПМ-3 (8 мкм), гафния ГФМ-1 (4 мкм), ниобия НБП-1а (21 мкм) – с сажей марки П-803 дисперсностью 1–2 мкм. Процесс горения спрессованных образцов (масса 2,5–6,9 г, высота 1,2–1,7 см, относительная плотность 0,55–0,61) осуществляли в инертной среде аргона при давлении 760 мм рт. ст. в камере постоянного давления. Исследовали комбинации Me1 + Me2 + Me3 + Me4 + 4С и Me1 + Me2 + Me3 + Me4 + Me5 + 5С. Рентгенограммы смесей регистрировали на дифрактометре «Дрон-3М» (CuKα-излучение). Шлифы продуктов горения изучали на сканирующем электронном микроскопе LEO 1450 VP (Carl Zeis, Германия). Фракционный состав и распределение частиц смеси по размеру устанавливали по стандартной методике на лазерном анализаторе размера частиц «Микросайзер-201C» (РФ). Определяли скорость горения, удлинение образцов, фазовый состав продуктов. Впервые экспериментально измерена максимальная температура горения смеси (Ti + Hf + Zr + Nb + Ta) + 5C. Также наблюдали за морфологией и микроструктурой продуктов реакции. Продукты горения смесей (Ti + Zr + Nb + Ta) + 4C и (Ti + Zr + Nb + Hf) + 4C содержат высокоэнтропийные карбиды, представляющие собой твердые растворы с одинаковым структурным типом B1 (пространственная группа Fm-3m) и обладающие различными параметрами ячейки. Образцы продуктов смесей (Ti + Zr + Hf + Ta) + 4C и (Ti + Hf + Zr + Nb + Ta) + 5C содержат в составе высокоэнтропийные и среднеэнтропийные карбиды, также представляющие собой твердые растворы с одинаковым структурным типом B1 (пространственная группа Fm-3m). Результаты данной работы могут найти применение при получении высокоэнтропийных и среднеэнтропийных многокомпонентных карбидов.
Об авторах
Н. А. Кочетов
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия
Россия
канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. лаборатории динамики микрогетерогенных процессов
142432, Московская обл, Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
И. Д. Ковалев
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия
Россия
канд. физ.-мат. наук, науч. сотр. лаборатории рентгеноструктурных исследований
142432, Московская обл, Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
Список литературы
1. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений. ДАН СССР. 1972. Т. 204. No 2. C. 366—369.
2. Агаджанян Н.Н., Долуханян С.К. Влияние реакционной среды на процесс горения системы Zr—Nb—C Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32. No. 2. C. 31—37.
3. Епишин К.Л., Питюлин А.Н. Влияние некоторых параметров на горение системы Zr + C. Физика горения и взрыва. 1991. Т. 27. No. 4. C. 27—30.
4. Шкиро В.М., Нерсисян Г.А., Боровинская И.П. Исследование закономерностей горения смесей тантала с углеродом. Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14. No. 4. C. 58—64.
5. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Некрасов Е.А. О механизме взаимодействия титана с углеродом в волне горения. Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17. No. 4.C. 33—36.
6. Рогачев А.С. О микрогетерогенном механизме безгазового горения. Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. No. 2. C. 38—47
7. Сеплярский Б.С., Абзалов Н.И., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. Влияние содержания поливинилбутираля на режим горения гранулированной смеси (Ti + C) + + xNi. Хим. физика. 2021. Т. 40. No. 3. C. 23—30. DOI: 10.31857/S0207401X21030109.
8. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A., Lisina T.G., Abzalov N.I. Combustion of Ti—C powders and granules: Impact of carbon allotropy and Ti particle size. Int. J. SHS. 2022. Vol. 31. No. 1. P. 54—56. DOI: 10.3103/S1061386222010071.
9. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2004. Vol. 375—377. P. 213— 218. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257.
10. Rogachev A.S., Fourmont А., Kovalev D.Yu., Vadchenko S.G., Kochetov N.A, Shkodich N.F., Baras F., Politano O. Mechanical alloying in the Co—Fe—Ni powder mixture: Experimental study and molecular dynamics simulation. Powder Technol. 2022. Vol. 399. Р. 117187. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117187.
11. Zhang Z., Sheng H., Wang Z., Gludovatz B., Zhang Z., George E.P., Yu Q., Mao S.X., Ritchie R.O. Dislocation mechanisms and 3D twin architectures generate exceptional strength-ductility-toughness combination in CrCoNi medium-entropy alloy. Nat. Commun. 2017. Vol. 8. Art. 14390. P. 1—8. https://doi.org/10.1038/ncomms14390.
12. Laplanche G., Kostka A., Reinhart C., Hunfeld J., Eggeler G., George E.P. Reasons for the superior mechanical properties of medium-entropy CrCoNi compared to highentropy CrMnFeCoNi. Acta Mater. 2017. Vol. 128. P. 292—303. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.02.036.
13. Liu D., Wen T., Ye B., Chu Y. Synthesis of superfine high-entropy metal diboride powders. Scr. Mater. 2019. Vol. 167. P. 110—114. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2019.03.038.
14. Kochetov N.A., Rogachev A.S., Kovalev I.D., Vadchenko S.G. Combustion of transition metal—boron mixtures in argon gas. Int. J. SHS. 2021. Vol. 30. No. 4. P. 223—228. DOI:10.3103/S106138622104004X.
15. Braic V., Vladescu A., Balaceanu M., Luculescu C.R., Braic M. Nanostructured multi-element (TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C hard coatings. Surf. Coat. Technol. 2012. Vol. 211. P. 117—121. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2011.09.033.
16. Yan X., Constantin L., Lu Y.F., Silvain J.-F., Nastas M.,Cui B. (Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)C high-entropy ceramics with low thermal conductivity. J. Am. Ceram. Soc. 2018. Vol. 101. No. 10. P. 4486—4491. DOI: 10.1111/jace.15779.
17. Zhang Q., Zhang J., Li N., Chen W. Understanding the electronic structure, mechanical properties, and thermodynamic stability of (TiZrHfNbTa)C combined experiments and first-principles simulation. J. Appl. Phys. 2019. Vol. 126. No. 2. Art. 025101. P. 1—7. https://doi.org/10.1063/1.5094580.
18. Csanádi T., Castle E., Reece M., Dusza J. Strength enhancement and slip behaviour of high-entropy carbide grains during micro-compression. Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 10200. DOI: 10.1038/s41598-019-46614-w.
19. Castle E., Csanádi T., Grasso S., Dusza J., Reece M. Processing and properties of high-entropy ultra-high temperature carbides. Sci. Rep. 2018. Vol. 8. P. 8609. DOI:10.1038/s41598-018-26827-1.
20. Moskovskikh D.O., Vorotilo S., Sedegov A.S., Kuskov K.V., Bardasova K.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Zhukovskyi M., Mukasyan A.S. High-entropy (HfTaTiNbZr)C and (HfTaTiNbMo)C carbides fabricated through reactive high-energy ball milling and spark plasma sintering. Ceram. Int. 2020. Vol. 46. P. 19008—19014. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.04.230.
21. Kovalev D.Yu., Kochetov N.A., Chuev I.I. Fabrication of high-entropy carbide (TiZrHfTaNb)С by high-energy ball milling. Ceram. Int. 2021. Vol. 47. P. 32626—32633.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.158.
22. Kochetov N.A., Sytschev A.E. Effects of magnesium on initial temperature and mechanical activation on combustion synthesis in Ti—Al—Mg system. Mater. Chem.Phys. 2021. Vol. 257. P. 123727. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123727.
23. Kamynina O.K., Rogachev A.S., Sytschev A.E., Umarov L.M. Spontaneous deformation during self-propagating high-temperature synthesis. Int. J. SHS. 2004. Vol. 13. No. 3. P. 193—204.
24. Камынина О.К., Рогачев А.С., Умаров Л.М. Динамика деформации реагирующей среды при безгазовом горении. Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. No. 5. C. 69—73.
25. Вершинников В.И., Филоненко А.К. О зависимости скорости безгазового режима горения от давления. Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14. No. 5.C. 42—47.
26. Сеплярский Б.С. Природа аномальной зависимости скорости горения безгазовых систем от диаметра. Докл. РАН. 2004. T. 396. No. 5. C. 640—643.
Рецензия
Для цитирования:
Кочетов Н.А., Ковалев И.Д. Особенности СВС многокомпонентных карбидов. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2022;(4):58-66. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-4-58-66
For citation:
Kochetov N.A., Kovalev I.D. Features of SHS of multicomponent carbides. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya). 2022;(4):58-66. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-4-58-66
Просмотров:
427
Послать статью по эл. почте 