SiC–B4C–MedB2 systems and the prospects for creating composite ceramic materials based on them (original) (raw)

Silicon carbide composite ceramics

NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES)

An effective method of obtaining dense granular ceramics from SiC with a residual porosity of less than 5,0 % is the use of additives of eutectic compositions of oxide systems. The effect of the dispersed eutectic powder in the Al2O3‒MnO‒ SiO2 system depending on the composition of the charge, the pressing pressure and the burning temperature on the sintering performance of granular SiC ceramics is considered. It is established that after roasting at 1250 °C of such ceramics with 15 wt. % of the eutectic additive, its porosity is 4,2 %, and the flexural strength reaches (95±5) MPa. Ill. 2. Ref. 7. Tab. 2.

Combustion synthesis and consolidation B4C–TiB2 composites

Letters on Materials, 2016

The paper presents experimental results of preparation the B 4 C-TiB 2 composites by combining the self-propagating hightemperature synthesis (SHS) and pressing of hot product with use of an additional heat source (chemical oven). The adiabatic temperature and composition of equilibrium combustion product were calculated with use the program of thermodynamic calculations THERMO. It was shown during exothermic reaction are formed TiB 2 as disperse phase and B 4 C as ceramic binder. Adiabatic combustion temperature and quantity of liquid phase are depended from content of ceramic binder. The influence of reaction mixture composition and mass of chemical oven on the magnitude of the residual porosity had been studied. Found that minimal residual porosity (3 %) is achieved at 20-40 wt. % B 4 C content in end product and mass ratio of green sample and chemical oven 1 : 4. The influence of mixture composition on phase composition and microstructure of the ceramic composites has been studied. XRD analysis showed that during exothermic synthesis had been formed TiB 2 and B 4 C. It was established B 4 C content has a significant influence on microstructure formation of SHS-composites. At the B 4 C content less than 20 wt. % ceramic composite was formed with homogeneous microstructure and TiB 2 grain size of ~10 microns. Increasing of the B 4 C contents up to 50 wt. % reduces the size of TiB 2 particles down to 0.5 microns and results to formation of the ceramic composites with inhomogeneous microstructure. It is shown that the obtained ceramic composites possess high Vickers hardness (32.84-33.64 GPa).

Microstructural features of SHS-pressing ZrB2-B4C and TiB2-B4C composites

Letters on Materials, 2019

In the present paper dense ceramic composites TiB 2-B 4 C and ZrB2-B 4 C have been produced by means of pressure-assisted self-propagating high temperature synthesis (SHS). The method includes combustion synthesis of refractory compounds and its consolidation under high mechanical pressure. An equilibrium SHS product formed during the exothermic interaction in the mixture of Ti, Zr, B and C powders contains TiB 2 or ZrB 2 as a dispersed phase, and B 4 C as a ceramic binder. The influence of content of the ceramic binder (B 4 C) on the formation of the microstructure of SHS composites was studied. It is shown at the B 4 C content of 20 wt.% in the TiB 2-B 4 C composite and at 5 wt.% in the ZrB 2-B 4 C composite were formed dense TiB 2 and ZrB 2 particles. At content B 4 C 40 wt.% in the TiB 2-B 4 C-composite and 20 wt.% in the ZrB 2-B 4 C-composite the particles of the dispersed phase were formed in hollow shells form.. The size and thickness of the shells depend on the initial Ti and Zr particles size. It had been proposed formation mechanism of hollow shells, are including stages formation the TiB 2 and ZrB 2 layers on the metallic particles surface, melting of the internal unreacted part of the metallic particles, and spreading of the melt on the outer surface of the product layer. The experimental results showed the "chemical furnace" had provided thermal regime needed to efficient consolidation SHS composites to minimum residual porosity. Physical and mechanical characteristics of SHS composites were studied depending on content of ceramic binder. It is shown that the maximum microhardness of the TiB 2-B 4 C and ZrB 2-B 4 C composites are 39.1-44.8 GPa, and 20.4-24.5 GPa, accordingly. The flexural strength of the TiB 2-B 4 C-composites is 140-210 MPa.

Ultra-high-temperature ZrB2‒SiC ceramics: the preparation and general properties

NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES), 2017

Методом горячего прессования из коммерчески доступных порошков получена плотная керамика на основе ZrB2-SiC с различными добавками (Si3N4, TiSi2, ZrSi2, MoSi2). На макрообразцах измерены основные физико-механические показатели: предел прочности при статическом трехточечном изгибе при комнатной температуре 400-600 МПа, микротвердость по Виккерсу до 15 ГПа, критический коэффициент интенсивности напряжений до 5,9 МПа•м 1/2. Определены средний ТКЛР, тепло-и температуропроводность, стойкость к окислению в широком диапазоне температур. По совокупности характеристик полученная керамика находится на уровне показателей, описанных в литературе. Ключевые слова: сверхвысокотемпературные керамические материалы (СВТКМ), керамика на основе ZrB2-SiC, горячее прессование (ГП), диборид циркония, карбид кремния.

Systems and the Prospects for Creating Composite Ceramic Materials Based on Them

Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings), 2016

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) (СПбГТИ (ТУ)) Статья поступила в редакцию 09.03.16 г., доработана 14.03.16 г., подписана в печать 16.03.16 г. В приближении модели регулярных растворов проведено моделирование поверхности ликвидус в квазитройных эвтектических системах SiC-B 4 C-Me d B 2 (где Me d B 2-CrB 2 , VB 2 , NbB 2 , TaB 2 , TiB 2 , ZrB 2 , HfB 2 , W 2 B 5) на основании экспериментальных данных о граничных системах и индивидуальных соединениях. Выполнено сравнение расчетных данных с экспериментальными. Проанализированы закономерности строения диаграмм состояния систем SiC-B 4 C-Me d B 2. Отмечено закономерное снижение концентрации диборида в тройной эвтектике с ростом его температуры плавления. Построены корреляционные зависимости между температурой эвтектики и температурой плавления: t эвт = f(t пл Me d B 2), энтальпией образования диборида: t эвт = f(ΔH f Me d B 2). Характер зависимостей близок к наблюдавшимся ранее аналогичным зависимостям в граничных квазибинарных системах SiC-Me d B 2 и B 4 C-Me d B 2. На основании анализа строения и параметров анализируемых систем сделан вывод о перспективности разработки на основе рассмотренных систем широкого спектра конструкционных и функциональных керамических материалов и покрытий, получаемых «свободным» спеканием, а также импульсными методами нагрева и консолидации. Ключевые слова: карбид бора, карбид кремния, диборид титана, диборид хрома, эвтектика, фазовые равновесия, ликвидус, тугоплавкие соединения, сверхтвердые материалы. Орданьян С.С.-докт. техн. наук, профессор кафедры химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов СПбГТИ (ТУ) (190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 26).

Synthesis of high-temperature Mo5SiB2-based ceramics in the combustion mode

Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2014

Одним из интенсивно развивающихся совре менных направлений научных исследований яв ляется создание высокотемпературных керамиче ских и композиционных материалов и покрытий для работы в экстремальных условиях эксплуата ции при температуре более 1600 °С, что превыша ет верхний предел для традиционных никелевых и титановых жаропрочных сплавов [1]. Весьма перспективными в данной области являются ма териалы на основе силицидов молибдена с высо кой температурой плавления, которые обладают высокой прочностью, хорошим сопротивлением ползучести и превосходной стойкостью к окисле нию при повышенных температурах [2]. В систе

Силициум Карбид (Silicon Carbide SiC)

2021

Силициум карбид (познат и како Карборундум) е важна безоксидна керамика со разновидна индустриска примена. Поседува извонредни особини како висока јакост и тврдост, хемиска и температурна стабилност, висока точка на топење, отпорност на оксидација и ерозија итн. Сите овие карактеристики го прават силициум карбидот погоден за електронски уреди со голема моќност и висока температура, како и за абразивна примена и сечење, и токму тој семикондуктер кој се избира за примена во сурови средини (изложеност на висока радијација, на високи температури и во корозивни услови).