Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск

Особенности горения и структурообразования керамических материалов в системе Cr–Al–Si–B

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2014-4-19-29

Полный текст:

Аннотация

Работа посвящена исследованию кинетики СВС-процесса, стадийности химических превращений и структурообразования керамических мате- риалов в многокомпонентной системе Cr–Al–Si–B. Изучено влияние состава реакционной смеси и начальной температуры на скорость и тем- пературу горения, уровень которых снижается при повышении концентрации Al. При этом увеличение начальной температуры СВС-процесса приводит к прямо пропорциональному росту указанных показателей, что свидетельствует о едином механизме горения для каждого отдель- ного состава, когда стадийность химических реакций образования продуктов не меняется. Кроме того, при большем количестве Al возрастает доля эвтектического расплава Al–Si и лимитирующей стадией процесса горения становится растворение частиц Cr в нем, что обуславлива- ет уменьшение эффективной энергии активации от 291 до 109 кДж/моль. Изучена стадийность химических превращений в волне горения и сделано предположение о механизме структурообразования. Первоначально в зоне прогрева происходит контактное плавление эвтектики Al–Si с последующим формированием реакционной поверхности путем растекания расплава по поверхности частиц Cr и B, а затем насыще- ние расплава этими элементами с дальнейшей кристаллизацией зерен CrB и Cr(Si, Al)2. В областях, обогащенных Cr и B и обедненных распла- вом, синтез CrB может протекать по механизму твердофазного взаимодействия с участием газотранспортной реакции. Методом динамической дифрактографии установлено последовательное образование моноборида CrB, а затем силицида Cr5Si3 или алюмосилицида хрома Cr(Si,Al)2. По технологии силового СВС-компактирования получены керамические мишени для магнетронного напыления многокомпонентных покрытий. 

Об авторах

Ю. С. Погожев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4
Россия

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



А. Ю. Потанин
Научно-учебный центр (НУЦ) СВС МИСиС–ИСМАН, 119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4
Россия

аспирант НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН



Е. А. Левашов
Научно-учебный центр (НУЦ) СВС МИСиС–ИСМАН, 119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4
Россия

докт. техн. наук, проф., акад. РАЕН, зав. кафедрой ПМиФП, директор НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН



Д. Ю. Ковалев
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432, Московская обл., Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
Россия

канд. техн. наук, зав. лабораторией ИСМАН



Список литературы

1. Mayrhofer P. H., Mitterer C., Hultman L., Clemens H. // Prog. Mater. Sci. 2006. Vol. 51. P. 1032.

2. Mo J. L., Zhu M. H., Leyland A., Matthews A. // Surf. Coat. Technol. 2013. Vol. 215. P. 170.

3. Schlögl M., Paulitsch J., Keckes J., Mayrhofer P. H. // Thin Solid Films. 2013. Vol. 531. P. 113.

4. Shtansky D.V., Sheveiko A. N., Petrzhik M. I. et al. // Surf. Coat. Technol. 2005. Vol. 200. P. 208.

5. Kiryukhantsev-Korneev F.V., Petrzhik M. I., Sheveiko A. N. et al. // Phys. Metal. Metallogr. 2007. Vol. 104. P. 167.

6. ShtanskyD.V.,Kiryukhanntsev-KorneevF.V.,BashkovaI.A. et al. // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2010. Vol. 28. P. 32.

7. Park In-Wook, Kang D. S., Moore J. J. et al. // Surf. Coat. Technol. 2007. Vol. 201. P. 5223.

8. Kelly P. J., Arnell R. D. // Vacuum. 2000. Vol. 56. P. 159.

9. Либенсон Г. А., Лопатин В. Ю., Комарницкий Г. В. Процессы порошковой металлургии. Т. 2. Формование и спекание. М.: МИСиС, 2002.

10. Merzhanov A.G., Borovinskaya I.P. // Int. J. SHS. 2008. Vol. 17. P. 242.

11. Левашов Е. А., Рогачев А. С., Курбаткина В. В. и др. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Изд. дом МИСиС, 2011.

12. Рогачев А. С., Мукасьян А. С. Горение для синтеза материалов: Введение в структурную макрокинетику. М.: Физматлит, 2012.

13. Левашов Е. А., Рогачев А. С., Юхвид В. И., Боровинская И. П. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: БИНОМ, 1999.

14. Wang B., Wang D. Yu., Cheng Zh. et al. // Chem. Phys. Chem. 2013. Vol. 14. P. 1245.

15. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений: Справочник / Под ред. Т. Я. Косолаповой. М.: Металлургия, 1986.

16. Ponomarev V. I., Khomenko I. O., Merzhanov A. G. // Crystallography. 1995. Vol. 1. P. 14.

17. Левашов Е. А., Погожев Ю. С., Потанин А. Ю. и др. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2013. Т. 4. С. 19.

18. Rogachev A. S., Mukasyan A. S., Merzhanov A. G. // Dokl. Phys. Chem. 1987. Vol. 297. P. 1240.

19. Шелехов Е. В., Свиридова Т. А. // Металловедение и терм. обраб. металлов. 2000. Т. 8. С. 16.

20. Мержанов А. Г., Мукасьян А. С. Твердопламенное горение. М.: Торус Пресс, 2007.

21. Patsera E. I., Kurbatkina V. V., Levashov E. A. et al. // Int. J. SHS. 2012. Vol. 21. P. 110.

22. Gupta S. P. // Mater. Charact. 2004. Vol. 52. P. 355.

23. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под ред. Н. П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996. Т. 1.

24. Kurbatkina V. V., Levashov E. A., Patsera E. I. et al. // Int. J. SHS. 2008. Vol. 17. P. 189.

25. Курбаткина В. В., Левашов Е. А., Пацера Е. И. и др. // Химия в интересах уст. развития. 2009. Т. 17. С. 611.

26. Chen Hai-Lin, Weitzer F., Schuster J. C. et al. // J. Alloys Compd. 2007. Vol. 436. P. 313.

27. Серебрякова Т. И., Паули И. В. // Порошк. металлургия. 1994. Т. 5. С. 62.

28. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Pierson J. F., Bauer J. Ph. et al. // Glass Phys. Chem. 2011. Vol. 37. P. 411.

29. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Pierson J. F., Kuptsov K. A. et al. // Appl. Surf. Sci. 2014. Vol. 314. P. 104.


Для цитирования:


Погожев Ю.С., Потанин А.Ю., Левашов Е.А., Ковалев Д.Ю. Особенности горения и структурообразования керамических материалов в системе Cr–Al–Si–B. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2014;(4):19-29. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2014-4-19-29

For citation:


Pogozhev Y.S., Potanin A.Y., Levashov E.A., Kovalev D.Y. Peculiarities of Burning and Structurization of Ceramic Materials in the System Cr–Al–Si–B. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2014;(4):19-29. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2014-4-19-29

Просмотров: 347


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)