Preparation of Zirconium Carbide-Based Refractory Ceramics by Direct Zirconium Carburization

G. P. Kochanov; Кочанов Г. П.; A. S. Chernyavskii; Чернявский А. С.; S. S. Strel’nikova; Стрельникова С. С.; S. N. Klimaev; Климаев С. Н.; A. V. Kostyuchenko; Костюченко А. В.; P. A. Osipov; Осипов П. А.; A. A. Konovalov; Коновалов А. А.; S. V. Shevtsov; Шевцов С. В.; S. V. Kannykin; Канныкин С. В.; I. A. Kovalev; Ковалев И. А.; I. A. Kostikov; Костиков И. А.; K. A. Solntsev; Солнцев К. А.

doi:10.31857/S0002337X23020094

Синтез тугоплавкой керамики на основе карбида циркония прямой карбидизацией циркония

Авторы: Кочанов Г.П.¹, Чернявский А.С.¹, Стрельникова С.С.¹, Климаев С.Н.¹, Костюченко А.В.², Осипов П.А.², Коновалов А.А.¹, Шевцов С.В.¹, Канныкин С.В.¹^,3, Ковалев И.А.¹, Костиков И.А.¹^,4, Солнцев К.А.¹
Учреждения:
1. Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук
2. Воронежский государственный технический университет
3. Воронежский государственный университет
4. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Выпуск: Том 59, № 2 (2023)
Страницы: 202-207
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/0002-337X/article/view/140135
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23020094
EDN: https://elibrary.ru/YDNHJU
ID: 140135

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Прямой карбидизацией циркониевого проката в атмосфере смеси газообразных аргона и этилена синтезирован компактный образец стехиометрического карбида циркония ZrC заданной формы. Формирование керамики происходит в результате взаимодействия металла с газообразным этиленом и при поглощении углерода, образующегося на реакционной поверхности при пиролизе С₂Н₆. Охарактеризована субструктура керамики, дана оценка механических и проводящих свойств ZrC.

Ключевые слова

карбид циркония, карбидизация, окислительное конструирование, керамика, тугоплавкий материал

Список литературы

Сорокин О.Ю., Гращенков Д.В., Солнцев С.С., Евдокимов С.А. Керамические композиционные материалы с высокой окислительной стойкостью для перспективных летательных аппаратов // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. № 6. С. 8.
Кириченко В.Г., Азаренков Н.А. Ядерно-физическое металловедение сплавов циркония. Харьков: ХНУ им. В. Н. Каразина, 2012. С. 405.
Yutai Katoh, Gokul Vasudevamurthy, Takashi Nozawa, Lance L. Snead. Properties of Zirconium Carbide for Nuclear Fuel Applications // J. Nucl. Mater. 2013. V. 441. № 1–3. P. 718–742.https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.05.037
Chunlei Yan, Rongjun Liun, Yingbin Cao, Changrui Zhang, Deke Zhang. Synthesis of Zirconium Carbide Powders Using Chitosan as Carbon Source // Ceram. Int. 2013. V. 39. № 3. P. 3409–3412. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.09.032
Кузнецова В.В., Крутский Ю.Л. Синтез карбида циркония карботермическим методом с использованием нановолокнистого углерода // Новосибирск: НГТУ, 2014. С. 248–251.
Tamoghna Chakrabarti, Lingappa Rangaraj, Vikram Jayaram. Computational Modeling of Reactive Hot Pressing of Zirconium Carbide // J. Mater. Res. 2015. V. 30. № 12. P. 1876–1886. https://doi.org/10.1557/jmr.2015.147
Wei X., Back C., Izhvanov O., Haines C., Olevsky E. Zirconium Carbide Produced by Spark Plasma Sintering and Hot Pressing: Densification Kinetics, Grain Growth, and Thermal Properties // Materials. 2016. V. 9. № 7. P. 577. https://doi.org/10.3390/ma9070577
Кочанов Г.П., Рогова А.Н., Ковалев И.А., Шевцов С.В., Ситников А.И., Костюченко А.В., Климаев С.Н., Ашмарин А.А., Стрельникова С.С., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Синтез высокотемпературной керамики на основе карбида ниобия прямой карбидизацией ниобия // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 10. С. 1138–1143. https://doi.org/10.31857/S0002337X21100055
Солнцев К.А., Шусторович Е.М., Буслаев Ю.А. Окислительное конструирование тонкостенной керамики // Докл. Академии наук. 2001. Т. 378. № 4. С. 492–499.
Шевцов С.В., Ковалев И.А., Огарков А.И., Канныкин С.В., Просвирнин Д.В., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Cтруктура и твердость керамики, синтезируемой в процессе высокотемпературной нитридизации титановой фольги // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 3. С. 311–316. https://doi.org/10.7868/S0002337X18030144
Ковалев И.А., Зуфман В.Ю., Шевцов С.В., Шашкеев К.А., Огарков А.И., Овсянников Н.А., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Микроструктура рутильной керамики, полученной с применением подхода окислительного конструирования // Перспективные материалы. 2015. № 6. С. 57–65.
Ковалев И.А., Кочанов Г.П., Рубцов И.Д., Шокодько А.В., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Способ получения высокотемпературных керамических термоэлектрических преобразователей для высокотемпературной термометрии из нитридов элементов подгрупп титана и ванадия методом окислительного конструирования: Патент RU 2759827 C1, МПК G01K7/02 C01B21/76, от 12.02.2021 г.
Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник. В 3 т.: Т. 1. М.: Машиностроение, 1996. С. 992.
Sara R.V. The System Zirconium-Carbon // J. Am. Ceram. Soc. 1965. V. 48. № 5. P. 243–247. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1965.tb14729.x
The International Centre for Diffraction Data. 2003.
Oliver W., Pharr G. An Improved Technique for Determining Hardness and Elastic Modulus Using Load and Displacement Sensing Indentation Experiments // J. Mater. Res. 1992. V. 7. № 6. P. 1564–1583. https://doi.org/10.1557/JMR.1992.1564
Вильк Ю.Н., Никольский С.С., Аварбэ Р.Г. Температурная зависимость коэффициента диффузии углерода в нестехиометрических карбидах циркония, ниобия и тантала // Теплофизика высоких температур. 1967. Т. 5. № 4. С. 607–611.
Чувильдеев В.Н., Семенычева А.В. Модель зернограничной самодиффузии в α- и β-фазах титана и циркония // Физика твердого тела. 2017. Т. 59. № 1. С. 5–12.
Harrison R.W., Lee W.E. Processing and Properties of ZrC, ZrN and ZrCN Ceramics: a Review // Adv. Appl. Ceram. 2016. V. 115. № 5. P. 294–307. https://doi.org/10.1179/1743676115y.000000006
Frank F., Tkadletz M., Czettl C., Schalk N. Microstructure and Mechanical Properties of ZrN, ZrCN and ZrC Coatings Grown by Chemical Vapor Deposition // Coatings. 2021. V. 11. № 5. P. 491. https://doi.org/10.3390/coatings11050491
Gridneva I.V., Mil’man Y.V., Rymashevskii G.A., Trefilov V.I., Chugunova S.I. Effect of Temperature on the Strength Characteristics of Zirconium Carbide // Sov. Powder Metall. Met. Ceram. 1976. V. 15. № 8. P. 638–645. https://doi.org/10.1007/bf01159455
He X.-M., Shu L., Li H.-B., Li H.-D., Lee S.-T. Structural Characteristics and Hardness of Zirconium Carbide Films Prepared by Tri-Ion Beam-Assisted Deposition // J. Vac. Sci. Technol., A. 1998. V. 16. № 4. P. 2337–2344. https://doi.org/10.1116/1.581349
Long Y., Javed A., Chen J., Chen Z., Xiong X. Phase Composition, Microstructure and Mechanical Properties of ZrC Coatings Produced by Chemical Vapor Deposition // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 1. P. 707–713. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.06.05
Нешпор В.С., Никитин В.П., Новиков В.И., Попов В.В. Электрофизические свойства карбида циркония // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1977. Т. 13. № 4. С. 654–657.
Allison C.Y., Finch C.B., Foegelle M.D., Modine F.A. Low-Temperature Electrical Resistivity of Transition-Metal Carbides // Solid State Commun. 1988. V. 68. № 4. P. 387–390.