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://freezetech.ru/1028-0960/article/view/664661
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096024040113
EDN: https://elibrary.ru/GILHPM
ID: 664661

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

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