Архив журнала

Авиационные материалы и технологии №S6, 2014

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-5-10

УДК: 669.018.95

Страницы: 5-10

А.А. Берлин1, А.С. Штейнберг1, Е.И. Краснов2, А.А. Шавнев2, С.Б. Ломов2, В.М. Серпова2

[1] Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, icp@chph.ras.ru
[2] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА. ОЦЕНКА ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Описаны результаты экспериментального исследования синтеза слоистого металлического композиционного материала системы Ti-TiAl 3, полученные методом электротеплового взрыва. Эксперименты проводили на электротермическом анализаторе ЕТА-100, который относится к классу приборов термического анализа (ДТА, ДСК, ТГА и др.), используемых для изучения закономерностей физико-химических превращений в конденсированных системах. На примере двух слоистых композиционных материалов (титан-диборид титана и титан-карбид титана) показано влияние остаточных напряжений, возникающих при охлаждении материала в процессе синтеза, на свойства получаемых композитов. Приведена количественная оценка этого эффекта при охлаждении синтезированных материалов с температуры плавления титана до комнатной температуры.

Ключевые слова: слоистый композиционный материал, титан, алюминий, диборид титана, карбид титана, интерметаллид, электротермический анализатор, синтез, остаточные напряжения, layered composite material, titanium, aluminium, titanium diboride, titanium carbide, intermetallide, electrothermal analyzer, synthesis, residual stresses

Список литературы

  1. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Рыльников В.С., Афанасьев-Ходыкин А.Н. Исследование мелкодисперсных порошков припоев для диффузионной вакуумной пайки, полученных методом атомизации расплава //Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. №SP2. С. 79-88.
  2. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  3. Каблов Е.Н., Лукин В.И., Оспенникова О.Г. Сварка и пайка в авиакосмической промышленности /В сб. материалов Всероссийской науч.-практич. конф. «Сварка и безопасность». Т. 1. Якутск: Офсет. 2012. С. 21-30.
  4. Клочков Г.Г., Грушко О.Е., Попов В.И., Овчинников В.В., Шамрай В.Ф. Структура, технологические свойства и свариваемость листов из сплава В-1341 системы Al-Mg-Si //Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 3-8.
  5. Шмотин Ю.Н., Старков Р.Ю., Данилов Д.В., Оспенникова О.Г., Ломберг Б.С. Новые материалы для перспективного двигателя ОАО «НПО „Сатурн”» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 6-8.
  6. Ковтунов А.И., Мямин С.В. Исследование технологических и механических свойств слоистых титаноалюминиевых композиционных материалов, полученных жидкофазным способом //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 9-12.
  7. Оглодков М.С., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Алексеев А.А., Лукина Е.А. Влияние термомеханической обработки на свойства и структуру сплава системы Al-Cu-Mg-Li-Zn //Авиационные материалы и технологии. 2010. №4. С. 7-11.
  8. Чирков Е.Ф. Темп разупрочнения при нагревах - критерий оценки жаропрочности конструкционных сплавов систем Al-Cu-Mg и Al-Cu //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 02 (viam-works.ru).
  9. Хорев А.И. Фундаментальные и прикладные работы по конструкционным титановым сплавам и перспективные направления их развития //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 04 (viam-works.ru).
  10. Лукин В.И., Иода Е.Н., Базескин А.В. и др. Повышение надежности сварных соединений из высокопрочного алюминиево-литиевого сплава В-1461 //Сварочное производство. 2010. №11. С. 14-17.
  11. Свойства тугоплавких соединений: Справочник /Под ред. Г.В. Самсонова. К.: Наукова думка. 1988. С. 32-33.
  12. Petrovic M., Veljic D., Rakin M., Radovic N., Sedmak A., Bajic N. Friction-stir welding of high-strength aluminium alloys and a numerical simulation of plunge stage //Materials in technology. 2012. V. 46. №3. P. 215-221.
  13. Лукин В.И., Рыльников В.С., Афанасьев-Ходыкин А.Н., Орехов Н.Г. Особенности пайки монокристаллического сплава ЖС32 //Сварочное производство. 2011. №5. С. 19-22.
  14. Лукин В.И., Иода Е.Н., Базескин А.В. и др. Особенности формирования сварного соединения при сварке трением с перемешиванием алюминиевого сплава В-1469 //Сварочное производство. 2012. №6. С. 30-36.
  15. Свойства элементов: Справочник /Под ред. Г.В. Самсонова. К.: Наукова думка. 1985. 43 с.
  16. Краснов Е.И., Штейнберг А.С., Шавнев А.А., Березовский В.В. Исследование слоистого металлического композиционного материала системы Ti-TiAl3 //Авиационные материалы и технологии. 2013. №3. С. 16-19.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-11-16

УДК: 621.365.5

Страницы: 11-16

О.Ю. Сорокин1, С.Ст. Солнцев1, С.А. Евдокимов1, И.В. Осин1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

МЕТОД ГИБРИДНОГО ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ: ПРИНЦИП, ВОЗМОЖНОСТИ, ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Рассмотрены основные принципы и возможности применения гибридного метода искрового плазменного спекания (FAST/SPS+индукционный нагрев). Показано, что применение комбинированного (гибридного) метода нагрева, включающего в себя как метод искрового плазменного спекания FAST/SPS, так и индукционный нагрев, позволяет благодаря дополнительному интегрированию индукционной катушки в систему добиться заметного уменьшения градиента температур в объеме крупногабаритных прессуемых образцов. Приведены основные преимущества гибридного метода искрового плазменного спекания по сравнению с классическим методом горячего прессования. Показана перспектива получения широкой номенклатуры материалов при использовании этого метода - высокотемпературных, композиционных, наноструктурных, градиентных и других.

Ключевые слова: метод гибридного искрового плазменного спекания, FAST/SPS, композит, керамика, матрица, hybrid spark-plasma sintering, FAST/SPS, composite, ceramics, matrix

Список литературы

  1. Григорьев Е.Г. Особенности процессов уплотнения порошковых материалов при электроимпульсной консолидации /В сб. тезисов докладов III научного семинара «Перспективные технологии консолидации материалов с применением электромагнитных полей». М.: НИЯУ МИФИ. 2014. С. 8-9.
  2. Kessel H.U., Hennicke J. Aspects concerning the super-fast sintering of powder metallic and ceramic materials //Interceram High-Performance Ceramic. 2007. V. 56. №3. P. 164-166.
  3. Kessel H.U. Sintered materials on the way to production by means of modern SPS technologies //Beichte der Deutschen Keramischen Geselschaft. 2009. V. 86. №10. P. 145-152.
  4. Kessel H.U., Hennicke J. Field Assisted Sintering Technology («FAST») for the consolidation of innovative materials //Beichte der Deutschen Keramischen Geselschaft. 2004. V. 81. №11. P. 14-16.
  5. Тарасов Б.А., Шорников Д.П., Юрлова М.С. Закономерности плазменно-искрового спекания высокодисперсных порошков нитрида титана //Вектор науки ТГУ. 2013. №13. C. 91-94.
  6. Болдин М.С. Физические основы технологии электроимпульсного плазменного спекания: Учебно-методич. пособие. Нижний Новгород: Нижегород. Гос. ун-т. 2012. 59 с.
  7. Tokita M. Spark plasma sintering (SPS) method, systems and applications /In: Handbook of Advanced Ceramics. Chapter 11.2.3. 2013. P. 1149-1177.
  8. Хасанов О.Л., Двилис Э.С., Хасанов А.О. Определение оптимальных режимов изготовления высокоплотной керамики из порошка карбида бора методом спекания в плазме искрового разряда //Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 320. №2. С. 58-62.
  9. Гаямов А.М., Будиновский С.А., Мубояджян С.А., Косьмин А.А. Выбор жаростойкого покрытия для жаропрочного никелевого рений-рутенийсодержащего сплава марки ВЖМ4 //Труды ВИАМ. 2014. №1. Ст. 01 (viam-works.ru).
  10. Лебедева Ю.Е., Попович Н.В., Орлова Л.А. Защитные высокотемпературные покрытия для композиционных материалов на основе SiC //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 06 (viam-works.ru).
  11. Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля: пат. 2471887 Рос. Федерация; опубл. 17.10.2011.
  12. Литвинов В.Б. Предложение по применению керамических броневых материалов для защиты экипажа и техники /В сб. тезисов докладов IV Международной науч.-практич. конф. «КерамСиб-2012». М. 2012. СD-диск.
  13. Zhang F., Ahmed F., Holzhuter G., Burkel E. Growth of diamond from fullerene C60 by spark plasma sintering //Journal of Crystal Growth. 2012. №340. P. 1156-1161.
  14. Перевислов С.Н., Несмелов Д.Д., Томкович М.В. Получение материалов на основе SiC и Si3N4 методом высокоимпульсного плазменного спекания //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2013. №2. С. 107-114.
  15. Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Гордеев А.Н. и др. Получение сверхвысокотемпературных композиционных материалов HfB2-SiC и исследование их поведения под воздействием потока диссоциированного воздуха //Журнал неорганической химии. 2013. Т. 58. №11. C. 1419-1426.
  16. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  17. Ивахненко Ю.А., Бабашов В.Г., Зимичев А.М., Тинякова Е.В. Высокотемпературные теплоизоляционные и теплозащитные материалы на основе волокон тугоплавких соединений //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 380-385.
  18. Сорокин О.Ю., Гращенков Д.В., Солнцев С.Ст., Евдокимов С.А. Керамические композиционные материалы с высокой окислительной стойкостью для перспективных летательных аппаратов (обзор) //Труды ВИАМ. 2014. №6. Ст. 08 (viam-works.ru).
  19. Солнцев Ст.С., Розененкова В.А., Миронова Н.А. Высокотемпературные стеклокерамические покрытия и композиционные материалы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 359-368.
  20. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Исаева Н.В., Солнцев С.С., Севастьянов В.Г. Перспективные высокотемпературные керамические композиционные материалы //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 20-24.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-17-23

УДК: 669.018.95

Страницы: 17-23

В.В. Березовский1, А.А. Шавнев1, С.Б. Ломов1, Ю.А. Курганова2

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
[2] Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, bauman@bmstu.ru

ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ Al-SiC С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АРМИРУЮЩЕЙ ФАЗЫ

Методом механического легирования с последующей экструзией получен дисперсно-упроченный металлический композиционный материал (МКМ) с различным объемным содержанием армирующей фазы SiC. Исследованы основные технологические параметры изготовления МКМ системы Al-SiC, а также структура полученных МКМ. Установлено влияние метода технологической обработки исходных компонентов на формирование структуры МКМ. Исследована зависимость механических свойств МКМ от содержания армирующего компонента.

Ключевые слова: дисперсноупрочненные композиционные материалы, металлические композиционные материалы, Al-SiC, dispersion-reinforced composites, metal matrix composites, Al-SiC

Список литературы

  1. Алюминиевые сплавы /В кн. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди; Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. С. 143-156.
  2. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  3. Каблов Е.Н. Современные материалы - основа инновационной модернизации России //Металлы Евразии. 2012. №3. С. 10-15.
  4. Тарасов Ю.М., Антипов В.В. Новые материалы ВИАМ - для перспективной авиационной техники производства ОАО «ОАК» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 5-6.
  5. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 05 (viam-works.ru).
  6. Каблов Е.Н., Герасимов В.В., Висик Е.М., Демонис И.М. Роль направленной кристаллизации в ресурсосберегающей технологии производства деталей ГТД //Труды ВИАМ. 2013. №3. Ст. 01 (viam-works.ru).
  7. Каблов Е.Н. Разработки ВИАМ для газотурбинных двигателей и установок //Крылья Родины. 2010. №4. С. 31-33.
  8. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Базылева О.А. Материалы для высоконагруженных деталей газотурбинных двигателей //Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. №SP2. С. 13-19.
  9. Шмотин Ю.Н., Старков Р.Ю., Данилов Д.В., Оспенникова О.Г., Ломберг Б.С. Новые материалы для перспективного двигателя ОАО «НПО „Сатурн”» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 6-8.
  10. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Гращенков Д.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al-SiC //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 373-380.
  11. Каблов Е.Н., Чибиркин В.В., Вдовин С.М. Изготовление, свойства и применение теплоотводящих оснований из ММК Al-SiC в силовой электронике и преобразовательной технике //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 20-22.
  12. Курганова Ю.А. Разработка и применение дисперсноупрочненных алюмоматричных композиционных материалов в машиностроении: Автореф. дис. д.т.н. М. 2008. 22 с.
  13. Metal Matrix composites (MMCs) from Space to Earth /In: Werkstoffe fur Transport und Verkehr Materials Day, ETH-Zurich, 18.05.2001.
  14. The development of aluminum alloy composite brake disk for Shinkansen /In: 4-th Japan international SAMOE Symposium. 1995.
  15. Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Болотова Л.К., Курганова Ю.А., Калашников И.Е., Катин И.В. Дисперсно-наполненные композиционные материалы для пар трения скольжения //Конструкции из КМ. 2007. №3. С. 38-48.
  16. Курганова Ю.А., Губанова Н.В. Исследование механических свойств композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов /В сб. научных трудов Всероссийского совещания «Прогрессивные технологии и оборудование при обработке материалов давлением». Ульяновск. 2007. С. 52-55.
  17. Курганова Ю.А., Байкалов К.О. Изменение свойств литых дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов при термомеханической обработке /В сб. трудов III Международной науч.-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». СПб.: 2007. С. 167-168.
  18. Курганова Ю.А. Универсальные триботехнические материалы на основе алюминиевых сплавов //Технология металлов. 2007. №8. С. 29-32.
  19. Chawla N., Chawla K.K. Metal Matrix Composites /In: Springer Sience+Business Media, Inc. 2006. P. 560.
  20. Скаков Ю.А. Высокоэнергетическая холодная пластическая деформация, диффузия и механический синтез //МиТОМ. 2004. №4. С. 3-11.
  21. Аксенов А.А., Филиппов А.Т., Золоторевский В.С. Формирование структуры дисперсноупрочненных композиционных материалов «алюминий-карбид кремния» //Известия вузов. Цветная металлургия. 1999. С. 39-45.
  22. Алюминиевые сплавы. Производство полуфабрикатов из алюминиевых сплавов: Справочное руководство. М.: Металлургия. 1971. 496 с.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-24-27

УДК: 669.018.95

Страницы: 24-27

О.И. Гришина1, А.А. Шавнев1, В.М. Серпова1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, УПРОЧНЕННЫХ ЧАСТИЦАМИ КАРБИДА КРЕМНИЯ (обзор)

Представлен обзор особенностей упрочнения металлических композиционных материалов (МКМ) на алюминиевой матрице тугоплавкими частицами карбида кремния. Показано влияние разницы в коэффициентах термического расширения (КТР) матрицы и армирующего компонента, а также остаточных тепловых напряжений, возникающих в МКМ в процессе формирования, на механические характеристики материала. Рассмотрен механизм зарождения и роста трещины в процессе усталостного разрушения, наблюдающийся либо по границе раздела «матрица-упрочняющий компонент», либо в самих упрочняющих частицах. Также рассмотрено влияние межфазного взаимодействия на механизм усталостного разрушения. Показано влияние состояния поверхности раздела «матрица-упрочняющий компонент» на механические характеристики композиционного материала.

Ключевые слова: металлический композиционный материал, частицы карбида кремния, алюминиевый сплав, a metal composite material, silicon carbide particles, aluminum alloy

Список литературы

  1. Алюминиевые сплавы /В кн. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди; Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. С. 143-156.
  2. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  3. Каблов Е.Н. Современные материалы - основа инновационной модернизации России //Металлы Евразии. 2012. №3. С. 10-15.
  4. Тарасов Ю.М., Антипов В.В. Новые материалы ВИАМ - для перспективной авиационной техники производства ОАО «ОАК» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 5-6.
  5. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 05 (viam-works.ru).
  6. Каблов Е.Н., Герасимов В.В., Висик Е.М., Демонис И.М. Роль направленной кристаллизации в ресурсосберегающей технологии производства деталей ГТД //Труды ВИАМ. 2013. №3. Ст. 01 (viam-works.ru).
  7. Шмотин Ю.Н., Старков Р.Ю., Данилов Д.В., Оспенникова О.Г., Ломберг Б.С. Новые материалы для перспективного двигателя ОАО «НПО „Сатурн”» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 6-8.
  8. Каблов Е.Н., Бондаренко Ю.А., Ечин А.Б., Сурова В.А. Развитие процесса направленной кристаллизации лопаток ГТД из жаропрочных сплавов с монокристаллической и композиционной структурой //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 3-8.
  9. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Гращенков Д.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al-SiC //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 373-380.
  10. Каблов Е.Н., Чибиркин В.В., Вдовин С.М. Изготовление, свойства и применение теплоотводящих оснований из ММК Al-SiC в силовой электронике и преобразовательной технике //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 20-22.
  11. Ерасов В.С., Гриневич А.В., Сеник В.Я., Коновалов В.В., Трунин Ю.П., Нестеренко Г.И. Расчетные значения характеристик прочности авиационных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 14-16.
  12. Zhang F., Sun P., Li X., Zhang G. A comparative study on microplastic deformation behavior in a SiCp/2024Al composite and its unreinforced matrix alloy //J. Mater. Lett. 2001. V. 49. №2. P. 69-74.
  13. Arsenault R.J., Taya M. Thermal residual stress in metal matrix composite //Acta Metall. 1987. V. 35. №3. P. 651-659.
  14. Лурье С.А., Соляев Ю.О. Модифицированный метод Эшелби в задаче определения эффективных свойств со сферическими микро- и нановключениями //Вестник ПГТУ. Механика. 2010. №1. С. 80-90.
  15. Беляев М.С., Кошкин С.Б., Горбовец М.А. Определение предела усталости жаропрочного сплава способом ступенчатого изменения нагрузки //Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 27-30.
  16. Arsenault R.J., Shi N. Dislocation generation due to differences between the coefficients of thermal expansion //Mater. Sci. and Eng. 1986. V. 81. P. 175-187.
  17. Ерасов В.С., Нужный Г.А. Жесткий цикл нагружения при усталостных испытаниях //Авиационные материалы и технологии. 2011. №4. С. 35-40.
  18. Волков В.М., Миронов А.А. Объединенная модель образования и роста усталостных трещин в концентраторах напряжений //Проблемы прочности и пластичности. 2005. Вып. 67. С. 20-25.
  19. Kumai S., King J.E., Knott J.F. Fatigue in SiC-particulate-reinforced aluminum alloy composites //Mater. Sci. and Eng. A. 1991. V. 146. P. 317-326.
  20. Тренинков И.А., Алексеев А.А., Зайцев Д.В., Филонова Е.В. Исследования фазовых и структурных изменений, а также остаточных напряжений в процессе высокотемпературной ползучести в сплаве ВЖМ4 //Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 11-19.
  21. King J.E., Bhattacharjee D. Interfacial effects on fatigue and fracture in discontinuously reinforced metal matrix composites //Materials Science Forum. 1995. V. 189-190. P. 43-56.
  22. Shan D., Nayeb-Hashemi H. Fatigue-life prediction of SiC particulate reinforced aluminum alloy 6061 matrix composite using AE stress delay concept //J. Mater. Sci. 1999. V. 34. №13. P. 3263-3270.
  23. Далин М.А., Генералов А.С., Бойчук А.С., Ложкова Д.С. Основные тенденции развития акустических методов неразрушающего контроля //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 64-69.
  24. Li Y., Mohamed F.A. An investigation of creep behavior in an SiC-2124 Al composite //Acta Mater. 1998. V. 45. №11. P. 4775-4785.
  25. Tham L.M., Gupta M., Cheng L. Effect of limited matrix-reinforcement interfacial reactions on enhancing the mechanical properties of aluminum-silicon carbide composites //Acta Mater. 2001. V. 49. №16. P. 3243-3253.
  26. Sun C., Shen R., Song M. Effects of sintering and extrusion on the microstructures and mechanical properties of a SiC/Al-Cu composite //Journal of Materials Engineering and Performance. 2011. V. 12. №2. P. 37-38.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-28-34

УДК: 669.018.95

Страницы: 28-34

А.Н. Няфкин1, О.И. Гришина1, А.А. Шавнев1, Ю.В. Лощинин1, С.И. Пахомкин1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ КАРБИДНОЙ ФАЗЫ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Показаны теоретические аспекты факторов, определяющих плотность упаковки частиц карбида кремния в объеме композиционного материала. Проведены исследования по определению комплекса теплофизических свойств: удельной теплоемкости, температуро- и теплопроводности, температурного коэффициента линейного расширения металлических композиционных материалов (МКМ) на основе алюминиевого сплава, армированного частицами карбида кремния, - в широком диапазоне температур. Установлена закономерность изменения теплофизических свойств в зависимости от состава МКМ для использования при создании новых многофункциональных гетерогенных систем.

Ключевые слова: теплофизические свойства, температуропроводность, удельная теплоемкость, теплопроводность, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), металлический композиционный материал (МКМ), алюминиевый сплав, частицы карбида кремния, thermo-physical properties, thermal conductivity, specific heat, thermal conductivity, thermal expansion coefficient, metal matrix composite (MMC), aluminum alloy, silicon carbide particles

Список литературы

  1. Singh Sarabjot, Junior B. Tech, Ryssel Heiner Lifetime of power modules /In: 7 Indo-German winter academy. Proceedings. Germany. 2008.
  2. Gilleo K. MEMS/MOEMS Packaging Concepts, Designs, Materials, and Processes /In: Nanoscience and Technology Series. USA. NY-Chicago: McGraw-Hill. 2005. 239 p.
  3. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  4. Каблов Е.Н. Современные материалы - основа инновационной модернизации России //Металлы Евразии. 2012. №3. С. 10-15.
  5. Тарасов Ю.М., Антипов В.В. Новые материалы ВИАМ - для перспективной авиационной техники производства ОАО «ОАК» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 5-6.
  6. Каблов Е.Н. Химия в авиационном материаловедении //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 3-4.
  7. Манохин А.И., Ениколопов Н.С., Фридляндер И.Н. и др. Композиционные материалы. М.: Наука. 1981. C. 92-98.
  8. Occhionero M.A., Adams R.W., Saums D. AlSiC for Optoelectronic Thermal Management and Packaging Designs. 2001. http://www.alsic.com.
  9. Occhionero M.A., Fennessy K.P., Sundberg G.J. AlSiC Baseplates for Power IGBT Modules: Design, Performance and Reliability, Ceramics Process Systems. 2003. http://www.alsic.com.
  10. Аксенов А.А. Металлические композиционные материалы, получаемые жидкофазными методами //Известия вузов Цветная металлургия. 1996. №2. C. 34-46.
  11. Алюминиевые сплавы /В кн. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди; Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. С. 143-156.
  12. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Гращенков Д.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al-SiC //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 373-380.
  13. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Щетанов Б.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н., Вдовин С.М., Нищев К.Н., Чибиркин В.В., Елисеев В.В., Эмих Л.А. Металлические композиционные материалы на основе Al-SiC для силовой электроники //Механика композиционных материалов и конструкций. 2012. Т. 2. №3. С. 359-368.
  14. Каблов Е.Н., Чибиркин В.В., Вдовин С.М. Изготовление, свойства и применение теплоотводящих оснований из ММК Al-SiC в силовой электронике и преобразовательной технике //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 20-22.
  15. Ерасов В.С., Гриневич А.В., Сеник В.Я., Коновалов В.В., Трунин Ю.П., Нестеренко Г.И. Расчетные значения характеристик прочности авиационных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 14-16.
  16. Гриневич А.В., Луценко А.Н., Каримова С.А. Расчетные характеристики металлических материалов с учетом влажности //Труды ВИАМ. 2014. №7. Cт. 10 (viam-works.ru).
  17. Гончаренко Е.С., Трапезников А.В., Огородов Д.В. Литейные алюминиевые сплавы (к 100-летию со дня рождения М.Б. Альтмана) //Труды ВИАМ. 2014. №4. Cт. 02 (viam-works.ru).
  18. Kumai S., King J.E., Knott J.F. Fatigue in SiC-particulate-reinforced aluminum alloy composites //Mater. Sci. and Eng. A. 1991. V. 146. P. 317-326.
  19. McGeary R.K. Mechanical packing of spherical particles //J. Amer. Ceram. Soc. 1961. V. 44. №10. P. 513-522.
  20. Дыбань Ю.П., Сичкарь З.В., Шипилова Л.А. Влияние фракционного состава формовочных смесей на свойства самосвязанного карбида кремния //Порошковая металлургия. 1982. №6. С. 16-23.
  21. Дыбань Ю.П. Структурно-технологические аспекты прочности самосвязанного карбида кремния (СКК) /Препр. НАН Украины. 98-1. Киев: ИПМ им. И.Н. Францевича НАН Украины. 1998. 64 с.
  22. Ха Shijie Liu, Zhanyao Ha. Prediction of random packing limit for multimodal particle mixture //Powder Technology. 2002. №126. P. 283-296.
  23. Takashi I., Yoshimoto W., Hiroshi S. Relation between Packing Density and Particle Size Distribution in Random Packing Models of Powders //J. of the Institute of Metals. 1986. V. 50. №8. P. 740-746.
  24. Kansal A.R., Torquato S., Stillinger F.H. Computer generation of dense polydisperse sphеre packings //J. Chemical Physics. 2002. V. 117. №18. P. 8212-8218.
  25. Hari Babu N., Zhongyun Fan, Eskin D.G. Application of external fields to technology of metalmatrixcomposite materials //TMS-2013 Annual Meeting Supplemental Proceedings. 2013. P. 1037-1044.
  26. Милейко С.Т. Композиты и наноструктуры //Композиты и наноструктуры. 2009. №1. С. 6-37.
  27. Kablov E.N., Grashchenkov D.V., Isaeva N.V., Solntsev S.St. Perspective high-temperature ceramic composite materials //Russian Journal of General Chemistry. 2011. Т. 81. №5. С. 986-991.
  28. Saini V.K., Khan Z.A., Siddiquee A.N. Advancements in non-conventional machining of aluminum metal matrix composite materials //International Journal of Engineering Research & Technology. 2012. V. 1. №3. P. 2-13.
  29. ASTM E 1461-01. Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method. 2001. P. 1-13.
  30. Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П., Семенов С.С. Керамика для машиностроения. М.: Научтехлитиздат. 2003. С. 8-34.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-35-38

УДК: 669.018.95

Страницы: 35-38

Е.И. Курбаткина1, Д.В. Косолапов1, Л.Г. Ходыкин1, М.С. Нигметов1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВКИ КРЕМНИЯ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ АЛЮМИНИЕВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, АРМИРОВАННЫХ ЧАСТИЦАМИ КАРБИДА КРЕМНИЯ

В статье приведен анализ диаграммы состояния системы Al - Si - C, построены изотермический и политермический разрезы. Теоретически обоснована концентрация кремния в матричном алюминиевом сплаве, исключающая образование карбида алюминия (Al4C3). Для подтверждения теоретических расчетов были проведены экспериментальные исследования, которые подтверждают, что в образцах, содержащих кремний в количестве ≥12% в матричном алюминиевом сплаве, образования карбида алюминия не происходит. Показано, что экспериментальные значения количества фазы Al4C3 существенно ниже расчетных, что объясняется малой продолжительностью контакта алюминиевого расплава с частицами карбида кремния.

Ключевые слова: алюмоматричный композиционный материал, кремний, карбид кремния, карбид алюминия, фазовая диаграмма системы Al-Si-C, аluminum matrix composite material, silicon, silicon carbide, aluminum carbide, Al-Si-C phase diagram

Список литературы

  1. Yang Z., Hea X., Wang L., Liu R., Hu H., Wang L., Qu X. Microstructure and thermal expansion behavior of diamond/SiC/(Si) composites fabricated by reactive vapor infiltration //Journal of the European Ceramic Society. 2014. V. 34. №5. P. 1139-1147.
  2. Аксенов А.А. Металлические композиционные материалы, получаемые жидкофазными методами //Известия вузов. Цветная металлургия. 1996. №2. С. 34-40.
  3. Каблов Е.Н. Химия в авиационном материаловедении //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 3-4.
  4. Алюминиевые сплавы /В кн. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди. Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. С. 143-156.
  5. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  6. Тарасов Ю.М., Антипов В.В. Новые материалы ВИАМ - для перспективной авиационной техники производства ОАО «ОАК» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 5-6.
  7. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Щетанов Б.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al-SiC //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 373-380.
  8. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Щетанов Б.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н., Вдовин С.М., Нищев К.Н., Чибиркин В.В., Елисеев В.В., Эмих Л.А. Металлические композиционные материалы на основе Al-SiC для силовой электроники //Механика композиционных материалов и конструкций. 2012. Т. 2. №3. С. 359-368.
  9. Lee J.C., Ahn J.P., Shim J.H., Shi Z., Lee H.I. Control of the interface in SiC/Al composites //Scripta Materialia. 1999. V. 41. №8. P. 895-900.
  10. Mandal D., Viswanathan S. Effect of heat treatment on microstructure and interface of SiC particle reinforced 2124 Al matrix composite //Materials Characterization. 2013. V. 85. P. 73-81.
  11. Гриневич А.В., Луценко А.Н., Каримова С.А. Расчетные характеристики металлических материалов с учетом влажности //Труды ВИАМ. 2014. №7. Cт. 10 (viam-works.ru).
  12. Гончаренко Е.С., Трапезников А.В., Огородов Д.В. Литейные алюминиевые сплавы (к 100-летию со дня рождения М.Б. Альтмана) //Труды ВИАМ. 2014. №4. Cт. 02 (viam-works.ru).
  13. Ерасов В.С., Гриневич А.В., Сеник В.Я., Коновалов В.В., Трунин Ю.П., Нестеренко Г.И. Расчетные значения характеристик прочности авиационных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 14-16.
  14. Li K., Jin X.-D., Yan B.-D., Li P.-X. Effect of SiC particles on fatigue crack propagation in SiC/Al composites //Composites. 1992. V. 23. №1. P. 54-58.
  15. Bruzzi M.S., McHugh P.E. Micromechanical investigation of the fatigue crack growth behaviour of Al-SiC MMCs //International Journal of Fatigue. 2004. V. 26. №8. P. 795-804.
  16. Lee J.C., Subramanian K.N. Failure behaviour of particulate-reinforced aluminium alloy composites under uniaxial tension //Journal of Materials Science. 1992. V. 27. P. 5453-5462.
  17. Lee J.-C., Byun J.-Y., Park S.-B., Lee H.-I. Prediction of Si contents to suppress the formation of Al4C3 in the SiCp/Al composite //Acta Materialia. 1998. V. 46. №5. P. 1771-1780.
  18. Shin C.S., Huang J.C. Effect of temper, specimen orientation and test temperature on the tensile and fatigue properties of SiC particles reinforced PM 6061 Al alloy //International Journal of Fatigue. 2010. V. 32. №10. P. 1573-1581.
  19. Милейко С.Т. Композиты и наноструктуры //Композиты и наноструктуры. 2009. №1. С. 6-37.
  20. Shi Z., Gu M., Liu J., Liu G., Lee J., Zhang D., Wu R. Interfacial reaction between the oxidized SiC particles and Al-Mg alloys //Chinese Science Bulletin. 2001. V. 46. №23. P. 1948-1952.
  21. Du X., Gao T., Wu Y., Liu X. Effects of copper addition on the in-situ synthesis of SiC particles in Al-Si-C-Cu system //Materials & Design. 2014. V. 63. P. 194-199.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-39-44

УДК: 669.018.28

Страницы: 39-44

О.И. Гришина1, В.М. Серпова1, А.Н. Жабин1, Е.И. Курбаткина1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ВЕЛИЧИНУ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ КОМПОЗИЦИОННОМ МАТЕРИАЛЕ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния различных режимов термической обработки (отжига) на величину удельной электропроводности в металлическом композиционном материале (МКМ) на основе алюминиевого сплава, армированного дискретными волокнами углерода. Показана проблема смачивания углеродных волокон жидким алюминием в процессе пропитки и предложены пути ее решения. Для проведения исследований изготовлены образцы металлического композиционного материала на основе алюминия по жидкофазной технологии с использованием метода принудительной пропитки. Также в работе показано влияние объемной доли армирующего наполнителя на значение удельной электропроводности.

Ключевые слова: металлический композиционный материал (МКМ), углеродные волокна, удельная электропроводность, термическая обработка, metal matrix composite (MMC), carbon fibers, specific electrical conductivity, heat treatment

Список литературы

  1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  2. Каблов Е.Н. Современные материалы - основа инновационной модернизации России //Металлы Евразии. 2012. №3. С. 10-15.
  3. Тарасов Ю.М., Антипов В.В. Новые материалы ВИАМ - для перспективной авиационной техники производства ОАО «ОАК» //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 5-6.
  4. Алюминиевые сплавы /В кн. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди; Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. С. 143-156.
  5. Милейко С.Т. Композиты и наноструктуры //Композиты и наноструктуры. 2009. №1. С. 6-37.
  6. Каблов Е.Н. Химия в авиационном материаловедении //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 3-4.
  7. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Гращенков Д.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al-SiC //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 373-380.
  8. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Щетанов Б.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н., Вдовин С.М., Нищев К.Н., Чибиркин В.В., Елисеев В.В., Эмих Л.А. Металлические композиционные материалы на основе Al-SiC для силовой электроники //Механика композиционных материалов и конструкций. 2012. Т. 2. №3. С. 359-368.
  9. Карабасова Ю.С. Новые материалы. М.: МИСиС. 2002. 736 с.
  10. Портной К.И., Салибеков С.Е., Светлов И.Л., Чубаров В.М. Структура и свойства композиционных материалов. М.: Машиностроение. 1979. 255 с.
  11. Chawla N., Chawla K.K. Metal Matrix Composites. 2006. P. 99-123.
  12. Абузин Ю.А. Функциональные металлические композиционные материалы и технологии в машиностроении //Материалы в машиностроении. 2010. №6 (69). С. 52-54.
  13. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 05 (viam-works.ru).
  14. Костиков В.И., Варенков А.Н. Композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов, армированных углеродными волокнами. М.: Интермет Инжиниринг. 2001. 528 с.
  15. Hari Babu N., Zhongyun Fan, Eskin D.G. Application of external fields to technology of metalmatrixcomposite materials //TMS-2013 Annual Meeting Supplemental Proceedings. 2013. P. 1037-1044.
  16. Ковтунов А.И., Мямин С.В. Исследование технологических и механических свойств слоистых титаноалюминиевых композиционных материалов, полученных жидкофазным способом //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 9-12.
  17. Костиков В.И., Антипов В.И., Кривцун В.М. и др. Исследование смачивания углеродных материалов расплавами металлических матриц /В сб. Композиционные материалы: сб. трудов. М.: Наука. 1981. С. 89-92.
  18. Гончаренко Е.С., Трапезников А.В., Огородов Д.В. Литейные алюминиевые сплавы (к 100-летию со дня рождения М.Б. Альтмана) //Труды ВИАМ. 2014. №4. Cт. 02 (viam-works.ru).
  19. Борисоглебский Ю.В., Галевский Г.В., Кулагин Н.М. Металлургия алюминия. Новосибирск: Наука. 1999. 437 с.
  20. Каблов Е.Н., Чибиркин В.В., Вдовин С.М. Изготовление, свойства и применение теплоотводящих оснований из ММК Al-SiC в силовой электронике и преобразовательной технике //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 20-22.
  21. Saini V.K., Khan Z.A., Siddiquee A.N. Advancements in non-conventional machining of aluminum metal matrix composite materials //International Journal of Engineering Research & Technology. 2012. V. 1. №3. P. 2-13.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-45-51

УДК: 666.266.51

Страницы: 45-51

А.С. Чайникова1, М.В. Воропаева2, Л.А. Алексеева2, Л.А. Орлова3, В.И. Самсонов2

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
[2] Открытое акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология», info@technologiya.ru
[3] Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, rector@muctr.ru

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ РАДИОПРОЗРАЧНЫХ КОРДИЕРИТОВЫХ СИТАЛЛОВ (обзор)

В последние годы все больший интерес ученых-материаловедов привлекают стеклокристаллические материалы, сочетающие в себе преимущества технологии стекла и кристаллических материалов. Наибольшее практическое применение получили кордиеритовые ситаллы на основе магнийалюмосиликатной системы. Это обусловлено их технологичностью, высокими механическими и термическими свойствами, высокой радиопрозрачностью и химической стойкостью. В данной статье рассматриваются основные достижения в области синтеза, исследований и технологии ситаллов кордиеритовой системы за последние полтора десятилетия по мировым патентным и научно-техническим данным. Приводятся основные российские и зарубежные производители кордиеритовых ситаллов, наиболее известными среди которых являются:CorningInc. (США), Schott (Германия), OharaInc. (Япония), ООО «Фазар» и ОАО «ОНПП «Технология». Показаны результаты проводимых в последние годы исследований, посвященных выяснению роли различных катализаторов кристаллизации, таких как TiO2 и ZrO2, в процессе фазообразования и формирования структуры магнийалюмосиликатных стеклокристаллических материалов. Приведены данные, касающиеся разработки новых составов стекол и свойств полученных на их основе кордиеритовых ситаллов. В заключении приводятся результаты исследований по созданию радиопрозрачных кордиеритовых ситаллов с повышенными термическими свойствами, проводимых в ОАО «ОНПП «Технология».

Ключевые слова: радиопрозрачные кордиеритовые ситаллы, катализаторы кристаллизации, TiO 2 , ZrO 2, radio transparent cordierite glass-ceramics, nucleating agent, TiO 2, ZrO 2

Список литературы

  1. Zanotto E.D. A Bright future for glass-ceramics //American ceramic society bulletin. 2010. V. 89. №8. P. 19-27.
  2. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Исаева Н.В., Солнцев С.С., Севастьянов В.Г. Высокотемпературные конструкционные композиционные материалы на основе стекла и керамики для перспективных изделий авиационной техники //Стекло и керамика. 2012. №4. С. 7-11.
  3. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Дисперсноупрочненные композиты на основе стекло/стеклокристаллических матриц: свойства и области применения (обзор) //Авиационные материалы и технологии. 2014. №3. С. 45-54.
  4. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Функциональные композиты на основе стекло/стеклокристаллических матриц и дискретных наполнителей: свойства и области применения //Авиационные материалы и технологии. 2014. №S6. C. 52-58.
  5. Щетанов Б.В., Балинова Ю.А., Люлюкина Г.Ю., Соловьева Е.П. Структура и свойства непрерывных поликристаллических волокон α-Аl2O3 //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 13-17.
  6. Щетанов Б.В., Купцов Р.С., Свистунов В.И. Методы получения монокристаллических волокон оксида алюминия для создания композиционных материалов и высокотемпературной волоконной оптики //Труды ВИАМ. 2013. №4. Ст. 01 (viam-works.ru).
  7. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 05 (viam-works.ru).
  8. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Уварова Н.Е. Исследования методом инфракрасной спектроскопии структурных изменений гелей в процессе термической обработки при получении высокотемпературных стеклокерамических материалов по золь-гель технологии //Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 22-25.
  9. Gregory A.G., Veasey T.J. The crystallization of cordierite glass: Review //Journal of Materials Science. 1971. №6. P. 1312-1321.
  10. Loshmanov A.A., Sigaev V.N., Khodakovskaya R.Y., Pavlushkin N.M., Yamzin I.I. Small-angle neutron scattering on siliсa glasses containing titania //J. Appl. Cryst. 1974. №7. P. 207-210.
  11. Zdaniewski W. DTA and X-ray analysis study of nucleation and crystallization of MgO-Al2O3-SiO2 glasses containing ZrO2, TiO2 and CeO2 //J. Amer. ceram. Soc. 1975. V. 58. №5-6. P. 163-169.
  12. Тыкачинский И.Д. Проектирование и синтез стекол и ситаллов с заданными свойствами. М.: Стройиздат. 1977. 145 с.
  13. Barry T.I., Cox J.M., Morrell R.J. Cordierite glass-ceramic - effect of TiO2 and ZrO2 content on phase sequence during heat treatmente //Journal of Materials Science. 1978. №13. P. 594-610.
  14. Ходаковская Р.Я. Химия титансодержащих стекол и ситаллов. М.: Химия. 1978. 284 с.
  15. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. М.: Стройиздат. 1979. 540 с.
  16. McMillan P.W. Glass ceramic. London and New York: Academic Press. 1979. 285 p.
  17. Стрнад С. Стеклокристаллические материалы. М.: Стройиздат. 1988. 256 с.
  18. Бобкова Н.М., Силич Л.М. Бесщелочные ситаллы и стеклокристаллические материалы. Минск: Навука i Тэхнiка. 1992. 278 с.
  19. Pinckney L.R., Beall G.H. Nanocrystalline non-alkali glass-ceramics //J. of Non-Crystalline Solids. 1997. V. 219. P. 219-227.
  20. Саркисов П.Д. Направленная кристаллизация стекла - основа получения многофункциональных стеклокристаллических материалов. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. 1997. 218 с.
  21. Fokin V.M., Zanotto E.D. Surface and volume nucleation and growth in TiO2 cordierite glasses //J. of Non-Crystalline Solids. 1999. №246. P. 115-127.
  22. Beall G.H., Pinckney L.R. Nanophase glass-ceramics //J. Amer. Cer. Soc. 1999. V. 82. P. 5-16.
  23. Carl G., Höche T., Voigt B. Crystallisation behaviour of a MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2 glass //Physics and Chemistry of Glasses. 2002. V. 43. P. 256-258.
  24. Wange P., Hoche T., Russel C. Microstructure-property relationship in high strength MgO-Al2O3-SiO2-TiO2 glass-ceramics //J. of Non-Cryst. Solids. 2002. V. 298. P. 137-145.
  25. Weaver D.T., Van Aken D.C., Smith J.D. The role of TiO2 and composition in the devitrification of near-stoichiometric cordierite //Journal of Materials Science. 2004. V. 39. P. 51-59.
  26. Stoch L., Lelatko J. Mechanisms of crystal structure organization in magnesium aluminosilicate glass: HREM and analytical study //European Journal of Glass Science and Technology Part A. 2008. V. 48. P. 183-188.
  27. Guignard M., Cormier L., Montouillout V., Menguy N., Massiot D., Hannon A. Environment of titanium and aluminum in a magnesium alumino-silicate glass //Journal of Physics: Condensed Matter. 2009. V. 21. P. 1-10.
  28. Guignard M., Cormier L., Montouillout V., Menguy N., Massiot D. Structural fluctuations and role of Ti as nucleating agent in an aluminosilicate glass //J. of Non-Cryst. Solids. 2010. №356. P. 1368-1373.
  29. Dargaud O., Cormier L., Menguy N., Galoisy L., Calas G., Papin S., Querel G., Olivi L. Structural role of Zr4+ as a nucleating agent in a MgO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics: A combined XAS and HRTEM approach //Journal of Non-Crystalline Solids. 2010. №356. P. 2928-2934.
  30. Patzig C., Höche T., Hu Y., Ikeno H., Krause M., Dittmed M., Gawronski A., Rüssel C., Tanaka I., Henderson G.S. Zr coordination change during crystallization of MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2 glass ceramics //Journal of Non-Crystalline Solids. 2013. V. 384. P. 47-54.
  31. Shu-Ming Wang, Feng-Hua Kuang, Qing-Zhi Yan, Chang-Chun Ge, Long-Hao Qi. Crystallization and infrared radiation properties of iron ion doped cordierite glass-ceramics //J. of Alloys and Compounds. 2011. №509. P. 2819-2823.
  32. Maurer R.D. Crystal nucleation in a glass containing titania //J. Appl. Phys. 1962. V. 33. P. 2132-2139.
  33. Lembke U., Bruckner R., Kranold R., Hoche T.-I. Phase Formation Kinetics in a Glass Ceramic Studied by Small-Angle Scattering of X-rays and Neutrons and by Visible-Light Scattering //Journal of Applied Crystallography. 1997. №30. P. 1056-1064.
  34. Furic K., Stoch L., Dutkiewicz J. Raman study of TiO2 role in SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-ZnO glass crystallization //Spectrochim Acta. 2005. V. 61. P. 1653-1659.
  35. Neilson G. Phase separation in glass and glass-ceramic systems //Discuss. Faraday Soc. 1970. V. 50. P. 145-154.
  36. Стеклокристаллический материал для СВЧ-техники: пат. 2393124 Рос. Федерация; опубл. 27.06.2010.
  37. Стеклокристаллический материал для СВЧ-техники: пат. 2498953 Рос. Федерация; опубл. 20.11.2013.
  38. Tough cordierite glass-ceramics: pat. 7465687 US; pabl. 16.12.2008.
  39. Glass ceramic and method of producing the same: pat. 7300896 US; pabl. 27.11.2007.
  40. Substrate for information recording medium and magnetic recording medium composed of crystallized glass: pat. 7015161 US; pabl. 21.03.2006.
  41. Glass with high proportion of zirconium-oxide and its uses: pat. 6627567 US; pabl. 30.09.2003.
  42. Crystallized glass for information recording medium:pat. 7264894 US; pabl. 04.09.2007.
  43. Tough cordierite glass-ceramics: pat. 2007/0281850 US; pabl. 06.12.2007.
  44. Стеклокристаллический материал: пат. 2374190 Рос. Федерация; опубл. 07.11.2009.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-52-58

УДК: 666.9-16

Страницы: 52-58

А.С. Чайникова1, Л.А. Орлова2, Н.В. Попович2, Ю.Е. Лебедева1, С.Ст. Солнцев1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
[2] Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, rector@muctr.ru

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ СТЕКЛО/СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТРИЦ И ДИСКРЕТНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ: СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ (обзор)

Одной из важнейших задач современного материаловедения является создание многофункциональных материалов, характеризующихся стойкостью к воздействию высоких температур, динамических нагрузок и агрессивных сред. Эта задача может быть решена путем разработки стекло/стеклокристаллических композиционных материалов (СККМ), обладающих специальными эксплуатационными характеристиками. В данной статье представлен обзор современной научной и патентной литературы, посвященной созданию и изучению функциональных СККМ с дискретными наполнителями. Приведены наиболее распространенные стекло/стеклокристаллические матрицы и наполнители, используемые для их разработки. Показана тенденция к созданию функциональных нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок (УНТ). Описаны структура и свойства данных наполнителей. Представлены способы получения и значения функциональных свойств стекло/стеклокристаллических композитов (электропроводность, теплопроводность, температурный коэффициент линейного расширения, диэлектрические и оптические характеристики), достигнутые за последнее десятилетие. Показано, что наибольшее число работ посвящено модификации электрических и теплофизических характеристик матриц. Максимальное повышение данных свойств достигается при введении малых концентраций углеродных нанотрубок. В качестве одного из перспективных направлений создания СККМ с дискретными наполнителями отмечено создание люминесцентных материалов. Среди представленных в работе возможных областей применения функциональных СККМ выделено создание компактных твердотопливных элементов постепенного окисления. Кроме того, большое внимание ученых привлекает получение на их основе подложек для низкотемпературных сообжигаемых керамических композиций, перспективных для интеграции, упаковки и соединения различных элементов в единые электронные модули.

Ключевые слова: композиционные материалы, стекло, стеклокерамика, дискретные наполнители, composite materials, glass, glass-ceramics, discrete fillers

Список литературы

  1. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Исаева Н.В., Солнцев С.С., Севастьянов В.Г. Высокотемпературные конструкционные композиционные материалы на основе стекла и керамики для перспективных изделий авиационной техники //Стекло и керамика. 2012. №4. С. 7-11.
  2. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Исаева Н.В., Солнцев С.С. Перспективные высокотемпературные керамические композиционные материалы //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 20-24.
  3. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Дисперсноупрочненные композиты на основе стекло/стеклокристаллических матриц: свойства и области применения //Авиационные материалы и технологии. 2014. №3. С. 45-54.
  4. Roether J.A., Boccaccini A.R. Dispersion-reinforced glass and glass-ceramic matrix composites /In: Handbook of ceramic composites. Boston: Kluwer Academic Publishers. 2005. P. 485-511.
  5. Ghosh A., Ghosh S., Das S., Das P.K., Mukherjee J., Banerjee R. Near infrared fluorescence and enhanced electrical conductivity of single walled carbon nanotube-lead silicate glass composite //Journal of Non-Crystalline Solids. 2014. №385. P. 129-135.
  6. Раков Э.Г. Нанокомпозиты на основе полимеров с углеродными нанотрубками //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. №1. С. 11-20.
  7. Hillig W.B. Strength and toughness of ceramic matrix composites //Ann. Rev. Mater. Sci. 1987. V. 17. P. 341-383.
  8. Saruhan B. Oxide-based fibre-reinforced ceramic-matrix composites. Principles and Materials. Kluwer Academic Publication. 2003. 199 p.
  9. Pierson H.O. Handbook of refractory carbides and nitrides: properties, characteristics, processing and applications. New Jersey: Noyes Publications. 1996. 339 p.
  10. Warren R. Ceramic Matrix Composites. Springer. 1992. 276 p.
  11. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 05 (viam-works.ru).
  12. Щетанов Б.В., Балинова Ю.А., Люлюкина Г.Ю., Соловьева Е.П. Структура и свойства непрерывных поликристаллических волокон α-Al2O3 //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 13-17.
  13. Ларионов С.А., Деев И.С., Петрова Г.Н., Бейдер Э.Я. Влияние углеродных наполнителей на электрофизические, механические и реологические свойства полиэтилена //Труды ВИАМ. 2013. №9. Ст. 04 (viam-works.ru).
  14. Каблов Е.Н., Кондрашов С.В., Юрков Г.Ю. Перспективы использования углеродсодержащих наночастиц в связующих для полимерных композиционных материалов //Российские нанотехнологии. 2013. Т. 8. № 3-4. С. 24-42.
  15. Акатенков Р.В., Аношкин И.В., Беляев А.А., Битт В.В., Богатов В.А., Дьячкова Т.П., Куцевич К.Е., Кондрашов С.В., Романов А.М., Широков В.В., Хоробров Н.В. Влияние структурной организации углеродных нанотрубок на радиоэкранирующие и электропроводящие свойства нанокомпозитов //Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 35-42.
  16. Акатенков Р.В., Кондрашов С.В., Фокин А.С., Мараховский П.С. Особенности формирования полимерных сеток при отверждении эпоксидных олигомеров с функциализованными нанотрубками //Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 31-37.
  17. Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. М.: Машиностроение. 2008. 319 с.
  18. El-Kheshen A.A., Zawrah M.F. Sinterability, microstructure and properties of glass/ceramic composites //Ceramics International. 2003. № 29. P. 251-257.
  19. de Magalhaes C.M.S., Macedo Z.S., Valerio M.E.G., Hernandes A.C., Souza D.N. Preparation of composites of topaz embedded in glass matrix for applications in solid state thermoluminescence dosimetry //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 2004. №218. P. 277-282.
  20. Boccaccini A.R., Acevedo D., Dericioglu A.F., Jana C. Processing and characterisation of model optomechanical composites in the system sapphire fibre/borosilicate glass matrix //J. of materials processing technology. 2005. №169. P. 270-280.
  21. Brochu M., Gauntt B.D., Shah R., Miyake G., Loehman R.E. Comparison between barium and strontium-glass composites for sealing SOFCs //J. of the European Ceramic Society. 2006. №26. P. 3307-3313.
  22. Tessier-Doyen N., Grenier X., Huger M., Smith D.S., Fournier D., Roger J.P. Thermal conductivity of alumina inclusion/glass matrix composite materials: local and macroscopic scales //J. of the European Ceramic Society. 2007. №27. P. 2635-2640.
  23. Abdel-Hameed S.A.M., Bakr I.M. Effect of alumina on ceramic properties of cordierite glass-ceramic from basalt rock //J. of the European Ceramic Society. 2007. №27. P. 1893-1897.
  24. Thomas B.J.C., Shaffer M.S.P., Boccaccini A.R. Sol-gel route to carbon nanotube borosilicate glass composites //Composites: Part A. 2009. №40. P. 837-845.
  25. Chen G., Tang L., Cheng J., Jiang M. Synthesis and characterization of CBS glass/ceramic composites for LTCC application //J. of Alloys and сompounds. 2009. №478. P. 858-862.
  26. Otieno G., Koos A.A., Dillon F., Wallwork A., Grobert N., Todd R.I. Processing and properties of aligned multi-walled carbon nanotube/aluminoborosilicate glass composites made by sol-gel processing //Carbon. 2010. №48. P. 2212-2217.
  27. Abdel-Hameeda S.A.M., Fathi A.M. Preparation and characterization of silver nanoparticles within silicate glass ceramics via modification of ion exchange process //J. of Alloys and Compounds. 2010. №498. P. 71-76.
  28. Орлова Л.А., Чайникова А.С., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е. Композиты на основе алюмосиликатной стеклокерамики с дискретными наполнителями //Стекло и керамика. 2013. №4. С. 41-47.
  29. Arcaro S., Cesconeto F.R., Raupp-Pereira F., Novaes de Oliveira A.P. Synthesis and characterization of LZS/α-Al2O3 glass-ceramic composites for applications in the LTCC technology //Ceramics International. 2014. V. 40. №4. P. 5269-5274.
  30. Jang B.K., Matsubara H. Electrical resistance measurement of RuO2 dispersed glass composites during tensile loading //Materials Letters. 2005. №59. P. 266-270.
  31. Albert S., Frolet N., Yot P., Pradel A., Ribes M. Characterisation of porous Vycor® 7930-AgI composites synthesised by electro-crystallisation /Microporous and Mesoporous Materials. 2007. №99. P. 56-61.
  32. Gao L., Jiang L., Sun J. Carbon nanotube-ceramic composites //J. Electroceram. 2006. V. 17. P. 51-55.
  33. Cho J., Boccaccini A.R., Shaffer M.S.P. Ceramic matrix composites containing carbon nanotubes //J Mater Sci. 2009. V. 44. P. 1934-1951.
  34. Mir L., Amlouk A., Barthou C., Alaya S. Luminescence of composites based on oxide aerogels incorporated in silica glass host matrix //Materials Science and Engineering C. 2008. №28. P. 771-776.
  35. Boccaccini A.R., Bernardo E., Blain L., Boccaccini D.N. Borosilicate and lead silicate glass matrix composites containing pyrochlore phases for nuclear waste encapsulation //J. of Nuclear Materials. 2004. №327. P. 148-158.
  36. Minghui C., Shenglong Z., Mingli S., Fuhui W., Yan N. Effect of NiCrAlY platelets inclusion on the mechanical and thermal shock properties of glass matrix composites //Materials Science and Engineering A. 2011. №528. P. 1360-1366.
  37. Lee J.C., Kwon H.C., Kwon Y.P. Lee J.H., Park S. Porous ceramic fiber glass matrix composites for solid oxide fuel cell seals //Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2007. №300. P. 150-153.
  38. Choi S.R., Bansal N.P., Garg A. Mechanical and microstructural characterization of boron nitride nanotubes-reinforced SOFC seal glass composite //Materials Science and Engineering A. 2007. №460-461. P. 509-515.
  39. Sakuragi S., Funahashi Y., Suzuki T. Non-alkaline glass-MgO composites for SOFC sealant //J. of Power Sources. 2008. №185. P. 1311-1314.
  40. Zhou D.-X., Sun R.-G., Gong S.-P., Hu Y.-X. Low-temperature sintering and microwave dielectric properties of 3Z2B glass-Al2O3 composites //Ceramics International. 2011. №37. P. 2377-2382.
  41. Jung B.-H., Hwang S.-J., Kim H.-S. Glass-ceramic for low temperature co-fired dielectric ceramic materials based on La2O3-B2O3-TiO2 glass with BNT ceramics //J. of the European Ceramic Society. 2005. №25. P. 3187-3193.
  42. Chen S., Zhang S., Zhou X., Wen Z. Preparation and properties of the barium borate glassy matrix composite materials containing fused silica and monoclinic zirconia //J. of Alloys and Compounds. 2011. №509. P. 4848-4853.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-59-66

УДК: 661.183.4-911.48

Страницы: 59-66

Ю.Е. Лебедева1, Н.В. Попович2, Л.А. Орлова2, А.С. Чайникова2

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
[2] Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, rector@muctr.ru

СИНТЕЗ И ПЕРСПЕКТИВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ Y2O3-Al2O3-SiO2

Рассмотрены процессы фазообразования в системе Y2O3-Al2O3-SiO2. Высокая температура плавления, низкая пропускаемость кислорода, значение температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), близкое к значению ТКЛР карбида кремния, - все это делает силикаты иттрия превосходными компонентами для защиты материалов на основе карбида кремния от воздействия высоких температур в окислительной атмосфере.

Ключевые слова: силикаты иттрия, высокотемпературные покрытия, карбид кремния, yttrium silicates, high temperature coatings, silicon carbide

Список литературы

  1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  2. Гращенков Д.В., Солнцев С.Ст., Щеголева Н.Е., Наумова А.С., Гапонов Б.Н. Стеклокерамический композиционный материал //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 368-372.
  3. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Исаева Н.В., Солнцев С.С. Перспективные высокотемпературные керамические композиционные материалы //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 20-24.
  4. Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Кузнецов Н.Т. Синтез высокодисперсного тугоплавкого оксида циркония-гафния-иттрия с использованием золь-гель техники //Журнал неорганической химии. 2012. №57(3). С. 355-361.
  5. Симоненко Е.П., Игнатов Н.А., Симоненко Н.П., Ежов Ю.С., Севастьянов В.Г., Кузнецов Н.Т. Синтез высокодисперсных сверхтугоплавких карбидов тантала-циркония Ta4ZrC5 и тантала-гафния Ta4HfC5 через золь-гель технику //Журнал неорганической химии. 2011. №56(11). С. 1763-1769.
  6. Способ получения высокодисперсных тугоплавких карбидов для покрытий и композитов на их основе: пат. 2333888 Рос. Федерация; опубл. 20.09.2008.
  7. Способ получения нанодисперсных оксидов: пат. 2407705 Рос. Федерация опубл. 27.12.2010.
  8. Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Севастьянов В.Г., Гращенков Д.В., Кузнецов Н.Т., Каблов Е.Н. Функционально градиентный композиционный материал SiC/(ZrO2-HfO2-Y2O3), полученный с применением золь-гель метода //Композиты и наноструктуры. 2011. №4. С. 52-64.
  9. Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Игнатов Н.А., Ежов Ю.С., Симоненко Н.П., Кузнецов Н.Т. Низкотемпературный синтез нанодисперсных карбидов титана, циркония и гафния //Журнал неорганической химии. 2011. Т. 56. №5. С. 707-719.
  10. Lee W.E., Hilmas G.E. Microstructural сhanges in β-silicon nitride grains upon crystallizing the grain-boundary glass //J. Amer. Ceram. Soc. 1989. V. 72. №10. P. 1931-1937.
  11. Becerro A.I., Escudero A., Florian P., Massiot D., Albaa M.D. Revisiting Y2Si2O7 and Y2SiO5 polymorphic structures by 89Y MAS-NMR spectroscopy //J. of Solid State Chemistry. 2004. №177. P. 2783-2789.
  12. Drummond C.H., Lee W.E. Cristallization and Characterization of Y2O3-SiO2 //Glasses Ceram. Eng. Sci. Proc. 1988. V. 9. №9-10. P. 1343-1354.
  13. Cock A.M., Shapiro I.P., Todd R.I., Roberts S.G. Effects of Yttrium on the Sintering and Microstructure of Alumina-Silicon Carbide «Nanocomposites» //J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. №9. P. 2354-2361.
  14. Fukuda K., Matsubara H. Thermal Expansion of δ-Yttrium Disilicate //J. Amer. Ceram. Soc. 2004. V. 87. №1. P. 89-92.
  15. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Вершков А.В. Редкие металлы и редкоземельные элементы - материалы современных и будущих высоких технологий //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 01 (viam-works.ru).
  16. Kolitsch U., Seifert H.J., Ludwig T., Aldinger F. Phase equilibria and crystal chemistry in the Y2O3-Аl2О3-SiO2 system //J. of Materials Research. 1999. №14. V. 2. P. 447-455.
  17. Торопов Н.А. и др. Диаграммы состояния силикатных систем: Справочник. М.-Л.: Наука. 1965. 258 с.
  18. Harrysson R., Vomacka P. Glass formation in the system Y2O3-Аl2О3-SiO2 under conditions of laser melting //J. of the European Ceramic Society. 1994. №14. P. 377-382.
  19. Courcot E., Rebillat F., Teyssandier F., Louchet-Pouillerie C. Thermochemical stability of the Y2O3-SiO2 system //J. of the European Ceramic Society. 2010. V. 30. P. 905-910.
  20. Sainz М.A., Osendi M.I., Miranzo P. Protective Si-Al-O-Y glass coatings on stainless steel in situ prepared by combustion flame spraying //Surface & Coatings Technology. 2008. №202. P. 1712-1717.
  21. Рабухин А.И., Савельев В.Г. Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных соединений. М.: ИНФРА-М. 2008. 296 с.
  22. Торопов И.А., Бондарь И.А., Лазарев А.Н., Смолин Ю.И. Силикаты редкоземельных элементов и их аналоги. Л.: Наука. 1971. 230 с.
  23. www.mincryst.ru
  24. Shima J.B., Yoshikawa A., Nikl M., Soloviev N., Pejchal J., Yoon D.H., Fukuda T. Growth and characterization of Yb3+-doped YAlO3 fiber single crystals grown by the modified micro-pulling-down method //J. of Crystal Growth. 2003. №256. P. 298-304.
  25. Liang Wu, Guanghua Liu, Jiangtao Li, Bin He, Zengchao Yang, Yixiang Chen. Dependence of glass-forming ability on starting compositions in Y2O3-Al2O3-SiO2 system //Ceramics - Silikáty. 2011. V. 55. №3. P. 228-231.
  26. Дель Пино К.Х.С. Термическое разложение и некоторые физико-химические свойства кристаллогидратов нитрата иттрия. Автореф. дис. к.х.н. М.: РХТУ им. Менделеева.1981. 16 с.
  27. Yahong Zhang, Alexandra Navrotsky. Thermochemistry of Glasses in the Y2O3-Al2O3-SiO2 System //J. Am. Ceram. Soc. 2003. V. 86. №10. P. 1727-1732.
  28. Shen Xiaoyi, Zhai Yuchun. Preparation and optical properties of Y2O3/SiO2 powder //Rare Metalls. 2011. V. 30. №1. Р. 33-38.
  29. MacLaren I., Richter G. The structure and possible origins of stacking faults in gamma-yttrium disilicate //Philosophical Magazine. 2009. V. 89. №2. P. 169-181.
  30. Ya-Qin Wang, Jian-Feng Huang, Li-Yun Cao, Xie-Rong Zeng. Direct Preparation of Y2SiO5 Nanocrystallites by a Microwave Hydrothermal Process //ISRN Nanotechnology. 2011. V. 1. P. 1-5.
  31. Ziqi Sun, Meishuan Li, Yanchun Zhou. Thermal properties of single-phase Y2SiO5 //J. of the European Ceramic Society. 2009. №29. P. 551-557.
  32. Ивахненко Ю.А., Бабашов В.Г., Зимичев А.М., Тинякова Е.В. Высокотемпературные теплоизоляционные и теплозащитные материалы на основе волокон тугоплавких соединений //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 380-385.
  33. Солнцев Ст.С., Розененкова В.А., Миронова Н.А. Высокотемпературные стеклокерамические покрытия и композиционные материалы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 359-368.
  34. Huang Jian-Feng, Zeng Xie-Rong, Li He-Jun, Xiong Xin-Bo, Fu Ye-Wei, Huang Min. SiC/yttrium silicate multi-layer coating for oxidation protection of carbon/carbon composites //J. of Materials science. 2004. №39. P. 7383-7385.
  35. Liu Miao, Huang Jianfeng, Zhang Yutao, Deng Fei, Cao Liyun, Wu Jianpeng. Phase, microstructure, and oxidation resistance of yttrium silicates coatings prepared by a hydrothermal electrophoretic deposition process for C/C composites //J. Coat. Technol. Res. 2008. V. 10. №1007. P. 128-136.
  36. Webster J.D., Westwood M.E., Hayes F.H. Oxidation Protection Coatings for C/SiC Based on Yttrium Silicate //J. Eur. Ceram. Soc. 1998. V. 18. P. 2345-2350.
  37. Aparicio M., Duran A. Oxidation protection of SiC (C/SiC) composite material by combination of yttrium silicates and silica coatings //J. of Am. Cer. Society. 2000. V. 83. №6. P. 1351-1355.
  38. Ziqi Sun, Meishuan Li, Yanchun Zhou. Kinetics and Mechanism of Hot Corrosion of γ-Y2Si2O7 in Thin-Film Na2SO4 Molten Salt //J. Am. Ceram. Soc. 2008. №91(7). P. 2236-2242.
  39. Лебедева Ю.Е., Попович Н.В., Орлова Л.А. Защитные высокотемпературные покрытия для композиционных материалов на основе SiC //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 06 (viam-works.ru).
  40. Sigaev V.N., Atroschenko G.N., Savinkov V.I., Sarkisov P.D., Babajew G., Lingel K., Lorenzi R., Paleari A. Structural rearrangement at the yttrium-depleted surface of HCl-processed yttrium aluminosilicate glass for 90Y-microsphere brachytherapy //Materials Chemistry and Physics. 2012. V. 1. №133. P. 24-28.
  41. Атрощенко Г.Н., Савинков В.И., Палеари А., Саркисов П.Д., Сигаев В.Н. Стеклообразные микросферы для ядерной медицины с повышенным содержанием оксида иттрия //Стекло и керамика. 2012. №2. С. 3-7.
  42. Sigaev V.N., Atroschenko G.N., Savinkov V.I., Paleari A.I., Sinyukov V., Levchuk A.V. Glass microspheres in the Y2O3-Al2O3-SiO2 system with a high content of yttrium oxide /In: Proceedings of 2011 International Congress on Engineering and Technology. IEEE. China. 2011. V. 4. P. 323-325.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s6-67-72

УДК: 666.113.641ꞌ:541.182.642/644:620.192.42

Страницы: 67-72

Ю.Е. Лебедева1, Н.В. Попович2, Л.А. Орлова2, А.С. Чайникова2, Д.В. Гращенков1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
[2] Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, rector@muctr.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТВОРОВ ПРИ ЗOЛЬ-ГЕЛЬ СИНТЕЗЕ МАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ Y2O3-SiO2

Представлены данные по исследованию реологических свойств растворов составов системы Y2O3-SiO2, синтезированных золь-гель методом. Установлено влияние природы исходных реагентов, концентрации и молярного соотношения воды и алкоксидов на реологические свойства и процессы гелеобразования.

Ключевые слова: золь-гель метод, иттрийсиликатная система, реологические свойства, гелеобразование, sol-gel method, yttrium-silicate system, rheological properties, gel-formation

Список литературы

  1. Akpan U.G., Hameed B.H. The advancements in sol-gel method of doped-TiO2 photocatalysts //Applied Catalysis A: General. 2010. V. 375. P. 1-11.
  2. Wang D., Bierwagen G.P. Sol-gel coatings on metals for corrosion protection //Progress in Organic Coatings. 2009. V. 64. P. 327-338.
  3. Симоненко Е.П., Игнатов Н.А., Симоненко Н.П., Ежов Ю.С., Севастьянов В.Г., Кузнецов Н.Т. Синтез высокодисперсных сверхтугоплавких карбидов тантала-циркония Ta4ZrC5 и тантала-гафния Ta4HfC5 через золь-гель технику //Журнал неорганической химии. 2011. №56(11). С. 1763-1769.
  4. Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Кузнецов Н.Т. Синтез высокодисперсного тугоплавкого оксида циркония-гафния-иттрия с использованием золь-гель техники //Журнал неорганической химии. 2012. №57(3). С. 355-361.
  5. Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Севастьянов В.Г., Гращенков Д.В., Кузнецов Н.Т., Каблов Е.Н. Функционально градиентный композиционный материал SiC/(ZrO2-HfO2-Y2O3), полученный с применением золь-гель метода //Композиты и наноструктуры. 2011. №4. С. 52-64.
  6. Zarzyki J. Past and Present of Sol-Gel Science and Technology //J. of Sol-Gel Science and Technology. 1997. №8. Р. 17-22.
  7. Mackenzie J.D. Sol-Gel Research-Achievements Since 1981 and Hrospects for the Future //J. of Sol-Gel Science and Technology. 2003. №26. Р. 23-27.
  8. Андрианов Н.Т. Золь-гель метод в технологии оксидных материалов //Стекло и керамика. 2003. №10. С. 17-22.
  9. Гращенков Д.В., Солнцев С.Ст., Щеголева Н.Е., Наумова А.С., Гапонов Б.Н. Стеклокерамический композиционный материал //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 368-372.
  10. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
  11. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Исаева Н.В., Солнцев С.С. Перспективные высокотемпературные керамические композиционные материалы //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 20-24.
  12. Гаямов А.М., Будиновский С.А., Мубояджян С.А., Косьмин А.А. Выбор жаростойкого покрытия для жаропрочного никелевого рений-рутенийсодержащего сплава марки ВЖМ4 //Труды ВИАМ. 2014. №1. Ст. 01 (viam-works.ru).
  13. Солнцев Ст.С., Розененкова В.А., Миронова Н.А. Высокотемпературные стеклокерамические покрытия и композиционные материалы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 359-368.
  14. Лебедева Ю.Е., Попович Н.В., Орлова Л.А. Защитные высокотемпературные покрытия для композиционных материалов на основе SiC //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 06 (viam-works.ru).
  15. http://www.bccresearch.com/avm/AVM015C.asp.
  16. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Вершков А.В. Редкие металлы и редкоземельные элементы - материалы современных и высоких технологий будущего //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 01 (viam-works.ru).
  17. Emilie Courcot, Francis Rebillat, Francis Teyssandier, Caroline Louchet-Pouillerie. Thermochemical stability of the Y2O3-SiO2 system //Journal of the European Ceramic Society. 2010. V. 30. P. 905-910.
  18. MacLaren I., Richter G. The structure and possible origins of stacking faults in gamma-yttrium disilicate //Philosophical Magazine. 2009. V. 89. №2. P. 169-181.
  19. Shen Xiaoyi, Zhai Yuchun. Preparation and optical properties of Y2O3/SiO2 powder //Rare metals. 2011. V. 30. №1. Р. 33-38.
  20. Ya-Qin Wang, Jian-Feng Huang, Li-Yun Cao and Xie-Rong Zeng Direct. Preparation of Y2SiO5 Nanocrystallites by a Microwave Hydrothermal Process //ISRN Nanotechnology. 2011. V. 1. P. 1-5.
  21. Ziqi Sun, Meishuan Li, Yanchun Zhou. Thermal properties of single-phase Y2SiO5 //Journal of the European Ceramic Society. 2009. №29. P. 551-557.
  22. Aparacio M., Duran A. Yttrium silicate Coatings for Oxidation Protection of Carbon-silicon Carbide Composites //J. Amer. Ceram. Soc. 2000. V. 83. №6. P. 1351-1355.
  23. Каблов Е.Н., Солнцев С.С., Розененкова В.А., Миронова Н.А. Современные полифункциональные высокотемпературные покрытия для никелевых сплавов, уплотнительных металлических волокнистых материалов и бериллиевых сплавов //Новости материаловедения. Наука и техника. 2013. №1 (materialsnews.ru).
  24. Химич Н.Н. Синтез кремнегелей и органо-неорганических гибридов на их основе: Автореф. дис. д.х.н. СПб. 2004. 40 с.
  25. Максимов А.И., Мошников В.А., Таиров Ю.М., Шилова О.А. Основы золь-гель технологии нанокомпозитов: Монография. СПб.: Техномедиа, Элмор. 2008. 255 с.
  26. Саркисов П.Д., Орлова Л.А., Попович Н.В., Ананьева Ю.Е. Процессы структурообразования при получении иттрийсиликатных материалов золь-гель методом //Стекло и керамика. 2007. №1. С. 3-6.