Процессы окисления стеклокерамических композиций на основе борида циркония и кремнийсодержащих соединений

• Автор: Коловертнов, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫМ ОБЗОР

1.1 Современное состояние в области получения высокотемпературных композиционных материалов на основе бор и кремнийсодержащих соединений

1.2 Пути защиты графита от окисления

1.3 Способы получения и области применения защитных покрытий на графите

1.4 Выводы из литературного обзора

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика исходных компонентов

2.2 Технология получения образцов

2.3 Методика выполнения исследований

3 ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ , .

3.1 Окисление композиции 2 БЮг в интервале температур 0 С на воздухе

3.2 Окисление композиции 2гВ в интервале температур С на воздухе
3.3 Окисление композиции ХтВ2 БзК4 в интервале температур С на воздухе
3.4 Окисление композиции 2 5С в интервале температур С на воздухе
3.5 Окисление композиции т2 8 В в интервале температур С на воздухе
ВЫВОДЫ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Копия диплома I степени с вручением золотой медали за участие в конкурсе Лучший инновационный проект в области новых материалов и химических продуктов. Петербургская техническая ярмарка, марта г.
Приложение Б. Копия заявки на выдачу патента РФ Способ получения защитного покрытия и состав шихты для защитного покрытия.
Приложение В. Копия решения о выдаче патента на изобретение Способ получения защитного покрытия и состав шихты для защитного покрытия.
ВВЕДЕНИЕ


Предложен способ получения керамики на основе диборида титана или циркония путм введения ряда добавок различных карбидов, боридов, нитридов, силицидов и углерода с последующим спеканием в инертной среде при высоких температурах . Плотные композиты из ультравысокотемпературной керамики были получены методом горячего прессования в вакууме и установлено оптимальное соотношение борида циркония и карбида кремния в материале, который подвергался окислению на воздухе при С . Было предложено предварительное окисление композитов на основе борида циркония, чтобы преодолеть проблему хрупкости и склонности к трещинообразованию. Вовторых, была измерена прочность на изгиб при каждом режиме предварительного окисления. Наконец, были охарактеризованы микроструктура и поведение при окислении в попытке понять эффект предварительного окисления и поведение при залечивании трещин в керамическом композите борид циркония карбид кремния . Кинетическая модель окисления горячеирессованных композитов 2 С была предложена и затем подтверждена экспериментально. Связь между скоростью окисления и температурой была установлена путм расчета энергии активации и частотного фактора для различных стадий окисления. Результаты показали, что связь между привесом при окислении на единицу поверхности и временем окисления линейная, коническая и параболическая . С . Ю2 и коллоидной дисперсии порошковых смесей 7гВ2С. С температурах горячего прессования. В2С . Ю приводит к улучшению сопротивления окислению материалов 7гВ2С. Показано, что керамика ггВЮ, полученная здесь, обладает умеренной тврдостью и прочностью. Результаты, представленные авторами, указывают на новую стратегию при улучшении получения и стойкости к окислению материалов 7гВ2С уменьшение величины частиц С. Ульгравысокотемперагурная керамика на основе 2гВ2,включающая и об. С, была исследована при С при различном парциальном давлении кислорода. Композит 2гВ2 об. БКЗ показал наивысшее сопротивление окислению при высоком парциальном давлении кислорода, в то время как при низком парциальном давлении кислорода он показал наинизшее сопротивление окислению. Толщина оксидной окалины борида циркония, содержащего или об. Ю увеличивается с уменьшением парциального давления кислорода. Кроме того, эта тенденция увеличивалась с увеличением содержания вЮ . В работах на первом этапе разработки жаростойких композитов и покрытий на графит и другие неметаллические материалы использовались специально сваренные стекла разных составов в качестве матрицы, а в качестве наполнителей различные тугоплавкие соединения. Формирование покрытий проводили либо в инертной среде на подложке из графита, либо в атмосфере воздуха на подложках из оксидных материалов. Рабочая температура данных стеклокерамических покрытий на углеродный материал не превышает С изза размягчения стеклофазы при более высоких температурах. С, Мо2, Мо,А, 7гВ2. Наносили двухслойные покрытия. С наиболее перспективными составами покрытий оказались покрытия на основе Мо,А и 2 благодаря образованию стабильных оксидных фаз в поверхностном слое покрытий. На третьем этапе были опробованы различные системы, формирующиеся в воздушной среде с реакционным образованием стекломатрицы. Исследовано влияние дисперсионной среды и дисперсности кремнезема на жаростойкость и фазовый состав композитов на основе борида циркония. КМЦ и золь кремнезема. При термообработке композитов при С установлено, что по сравнению с водой, спиртом и раствором КМЦ золь кремнезема способствует меньшему окислению борида циркония за счет образования борокремнезмного стеклорасплава. При введении кремнезема различной дисперсности при С при 5минутной выдержке жаростойкость при использовании золя в два раза больше, чем при использовании кварцевого песка. Однако при часовой выдержке влияния величины частиц не наблюдается . Использование боридов титана, циркония, гафния и кремния совместно с золем кремнезема, также играющего роль клеящего вещества, позволило существенно повысить стойкость к окислению композитов при 0С в 2 раза, а при С в 4 раза. При сравнении боридов при С за 1 ч их можно расположить в ряд по убыванию жаростойкости 8Ш4 2гВ2 НШ2 Т1В2 .