Layered composite material of niobium–ceramic

O. K. Kamynina; Камынина О. К.; S. G. Vadchenko; Вадченко С. Г.; I. D. Kovalev; Ковалев И. Д.; D. V. Prokhorov; Прохоров Д. В.; D. E. Andreev; Андреев Д. Е.; A. N. Nekrasov; Некрасов А. Н.

doi:10.31857/S1028096024040113

Слоистый композиционный материал ниобий–металлокерамика

Авторы: Камынина О.К.¹, Вадченко С.Г.², Ковалев И.Д.², Прохоров Д.В.¹, Андреев Д.Е.², Некрасов А.Н.³
Учреждения:
1. Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН
2. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
3. Институт экспериментальной минералогии им. акад. Д.С. Коржинского РАН
Выпуск: № 4 (2024)
Страницы: 81-89
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/1028-0960/article/view/261080
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096024040113
EDN: https://elibrary.ru/GILHPM
ID: 261080

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Слоистые композиционные материалы на основе ниобия и металлокерамики получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из предварительно структурированных образцов с использованием металлических фольг (Ti, Nb, Ta, Ni) и реакционных лент (Ti + 1.7B) и (5Ti + 3Si). Реакционные ленты для синтеза изготавливали прокаткой из порошковых смесей. Морфология, элементный и фазовый составы синтезированных многослойных композиционных материалов были изучены методами растровой электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Отдельное внимание было уделено формированию промежуточных слоев и модификации поверхности, происходящих в процессе горения. Прочностные характеристики синтезированных материалов определяли по схеме трехточечного нагружения при температуре 1100°С. Анализ полученных материалов показал, что соединение в режиме горения металлических фольг и реакционных лент, обеспечивается за счет реакционной диффузии, взаимной пропитки и химических реакций, протекающих в реакционных лентах и на поверхности металлических фольг. Формирование тонких промежуточных слоев в виде металлокерамики и эвтектических растворов обеспечивает синтезированным многослойным материалам хорошие прочностные свойства до 87 МПа при 1100°С. Данные результаты представляют интерес для разработки конструкционных материалов, работающих в экстремальных условиях.

Ключевые слова

слоистые композиционные материалы, металлические фольги, металлокерамика, реакционные ленты, горение, ниобий, титан, тантал, микроструктура, фазовый состав, диффузия

Полный текст

Список литературы

Zhao J.C., Westbrook J.H. // MRS Bull. 2003. V. 28. P. 622. https://doi.org/10.1557/mrs2003.189
Kong B., Jia L., Zhang H., Sha J., Shi S., Guan K. // Int. J. Refractory Metals Hard Mater. 2016. V. 58. P. 84. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2016.04.004
Pierre C., Tasadduq Kh. // Aerospace Sci. Technol. 1999. V. 3. № 8. P. 513. https://doi.org/10.1016/S1270-9638(99)00108-X
Kiiko V.M., Korzhov V.P., Kurlov V.N., Khvostunkov K.A. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. № 6. P. 1126. https://www.doi.org/10.1134/S1027451020060075
Tsakiropoulos P. // Prog. Mater. Sci. 2022. V. 123. P. 100714. https://www.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100714
Deardo A.J. // Int. Mater. Rev. 2003. V. 48. № 6. P. 371. https://doi.org/10.1179/095066003225008833
Zheng X., Bai R., Cai X., Bai R., Xia M.,Wang F., Liu H., Wang H. // Mater. China. 2014. V. 33. № 9. P. 586. https://www.doi.org/10.7502/j.issn.1674-3962.2014.09.07
Le V.T., Ha N.S., Goo N.S. // Composites B. 2021. V. 226. P. 109301. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109301
Saurabh A., Meghana Ch.M., Singh P.K., Verma P.Ch. // Materials Today: Proc. 2022. V. 56. P. 412. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.01.268
Wang J.C., Liu Y.J., Qin P, Liang S.X., Sercombe T.B., Zhang L.C. // Mater. Sci. Engineering A. 2019. V. 760. P. 214. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.06.001
Gramberg U., Renner M., Diekmann H. // Mater. Corrosion. 1995. V. 46. № 12. P. 689. https://doi.org/10.1002/maco.19950461206
Li Sh., Xiao L., Liu S., Zhang Y., Xu J., Zhou X., Zhao G., Cai Zh., Zhao X. // J. Europ. Ceram. Soc. 2022. V. 42. P. 4866. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.05.009
Cai X., Wang D., Wang Y., Yang Zh. // J. Manufacturing Processes. 2021. V. 64. P. 1349. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.02.057
Wunderlich W. // Metals. 2014. V. 4. P. 410. https://www.doi.org/10.3390/met4030410
Kamynina O.K., Vadchenko S.G., Shchukin A.S., Kovalev I.D. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016. V. 25. P. 238. https://doi.org/10.3103/S106138621604004X
Kamynina O.K., Vadchenko S.G., Shchukin A.S. // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2019. V. 60. P. 422. https://doi.org/10.3103/S1067821219040035
Ye Y., Mu D. // // J. Europ. Ceram. Soc. 2014. V. 34. № 10. P. 2177. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.02.018
Pei X.-J., Huang J.-H., Zhang J.-G., Wei Sh., Lin G.-B., Liu H.-Y. // Mater. Lett. 2006. V. 60. P. 2240. https://www.doi.org/10.1016/j.matlet.2005.12.138
Reyes D., Malard V., Drawin S., Couret A., Moncho- ux J.-P. // Intermetallics. 2022. V. 144. P. 107509. https://www.doi.org/10.1016/j.intermet.2022.107509
Vadchenko S.G. // Combust. Explos. Shock Waves. 2019. V. 55. P. 177. https://doi.org/10.1134/S0010508219020060
Marchenko E., Yasenchuk Yu., Baigonakova G., Gun-ther S., Yuzhakov M., Zenkin S., Potekaev A., Dubovi-kov K. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 388. P. 125543. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125543
Vorotilo S., Potanin A.Y., Iatsyuk I.V., Levashov E.A. // Adv. Eng. Mater. 2018. V. 20. P. 1800200. https://doi.org/10.1002/adem.201800200
Kamynina O.K., Vadchenko S.G., Shkodich N.F., Kovalev I.D. // Metals. 2022. V. 12. № 1. P. 38. https://doi.org/10.3390/met12010038
Vadchenko S.G., Suvorov D.S., Kamynina O.K., Mukhina N.I. // Combust. Explos. Shock Waves. 2021. V. 57. № 6. P. 672. https://doi.org/10.1134/S0010508221060058
Liu R., Hou X.S., Yang S.Y., Chen C., Mao Y.R., Wang S., Zhong Z.H., Zhang Z., Lu P., Wu Y.C. // Materials Characterization. 2021. V. 172. P. 110875. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.110875
Dohmen R., Marschall H.R., Ludwig Th., Polednia J. // Phys. Chem. Minerals. 2019. V. 46. P. 311. https://doi.org/10.1007/s00269-018-1005-7
Li Sh., Xiao L., Liu S., Zhang Ya., Xu J., Zhou X., Zhao G., Cai Zh., Zhao X. // J. Europ. Ceram. Soc. 2022. V. 42. № 12. P. 4866. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.05.009
Ansel D., Thibon I., Boliveau M., Debuigne J. // Acta Materialia. 1998. V. 46. № 2. P. 423. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(97)00272-3
Liu Y., Li K., Wu H., Song M., Wang W., Li N., Tang H. // J. Mechanical Behavior Biomed. Mater. 2015. V. 51. P. 302. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2015.07.004
Krishan R., Garg S.P., Krishnamurthy N., Paul E. // Phase Diagrams of Binary Tantalum Alloys. Indian Institute of Metals, Calcutta, India, 1996. P. 118.
Zhang Y., Zhou J.P., Sun D.Q., Li H.M. // J. Mater. Res. Technol. 2020. V. 9. № 2. P. 1780. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.12.009
Tang B., Tan Y., Xu T., Sun Z., Li X. // Coatings. 2020. V. 10. № 9. P. 813. https://doi.org/10.3390/coatings10090813
Ioannis P., Claire U., Panos 0T. // Sci Technol Adv Mater. 2017. V. 18. № 1. P. 467. https://www.doi.org/10.1080/14686996.2017.1341802
Yang Y., Mu D. // J. Europ. Ceram. Soc. 2014. V. 34. № 10. P. 2177. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.02.018