Исследование микроструктуры реакционно-спеченной карбидокремниевой керамики с применением подходов цифрового материаловедения

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В статье экспериментально установлено, что физико-механические характеристики реакционно-спеченных карбидокремниевых керамик являются напрямую чувствительными не только к параметрам дефектации структуры, но и к совокупности однородности распределения всех компонентов в объеме материала, что во многом определяют технологические параметры формования керамических порошков.

Full Text

Restricted Access

About the authors

М. А. Марков

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. Г. Чекуряев

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

М. М. Сычев

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

И. Н. Кравченко

Институт машиноведения имени А. А. Благонравова РАН

Author for correspondence.
Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Москва

Д. А. Дюскина

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. Н. Николаев

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. Д. Быкова

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. Н. Беляков

НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. В. Смольянов

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарёва

Email: kravchenko-in71@yandex.ru
Russian Federation, Саранск

References

  1. Silicon carbide: recent major advances. Advanced Texts in Physics / Eds. W. J. Choyke, H. Matsunami, G. Pensl. Berlin, Heidelberg: Springer Science & Business Media. 2003. 899 р. https://doi.org/10.1007/978-3-642-18870-1
  2. Saddow S. E., Agarwal A. K. Advances in silicon carbide processing and applications. Norwood, Massachusetts: Artech House, 2005. 212 р.
  3. Агеев О. А., Беляев А. Е., Болтовец Н. С. и др. Карбид кремния: технология, свойства, применение: «НТК Институт монокристаллов», Институт сцинтилляционных материалов / Под общ. ред. А. Е. Беляева, Р. В. Конаковой. Харьков: ИСМА, 2010. 530 с.
  4. Perevislov S. N. Mechanism of liquid-phase sintering of silicon carbide and nitride with oxide activating additives // Glass and Ceramics. 2013. V. 70 (7–8). P. 265. https://doi.org/10.1007/s10717-013-9557-y
  5. Perevislov S. N., Tomkovich M. V., Lysenkov A. S. Silicon carbide liquid-phase sintering with various activating agents // Refractories and Industrial Ceramics. 2019. V. 59. P. 522. https://doi.org/10.1007/s11148-019-00265-6
  6. Perevislov S. N., Afanaseva L. E., Baklanova N. I. Mechanical properties of SiC-fiber-reinforced reaction-bonded silicon carbide // Inorganic Materials. 2020. V. 56 (4). P. 425. https://doi.org/10.1134/S0020168520040123
  7. Гаршин А. П., Шумячер В. М., Пушкарев О. И. Новые конструкционные материалы на основе карбида кремния. 2-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2020. 182 с.
  8. Shikunov S. L., Kurlov V. N. Preparation of composite materials based on silicon carbide // J. Tech. Phys. 2017 V. 87 (12). P. 1871. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.12.45212.2291
  9. Carter D. H. et al. SiC‐MoSi2 Composites // A Collection of Papers Presented at the 13th Annual Conference on Composites and Advanced Ceramic Materials: Ceramic Engineering and Science Proceedings. — Hoboken, N.Y., USA: John Wiley & Sons, Inc., 1989. С. 1121.
  10. He Z. et al. Formation mechanism and oxidation behavior of MoSi2–SiC protective coating prepared by chemical vapor infiltration/reaction // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013. Т. 23. № 7. С. 2100.
  11. Briggs J. Engineering ceramics in Europe and the USA. Enceram: Menith Wood. UK, Worcester, 2011. 331 р.
  12. Lysenkov A. S., Kim K. A., Titov D. D., Frolova M. G., Kargin Y. F., Petrakova N. V., Melnikova I. S. Composite material Si3N4/SiC with calcium aluminate additive // J. of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2018. V. 1134. № 1. P. 012036.
  13. Перевислов С. Н. Оценка трещиностойкости реакционно-спеченных композиционных материалов на основе карбида бора // Новые огнеупоры. 2019. № 3. С. 49.
  14. Чайникова А. С., Сорокин О. Ю., Кузнецов Б. Ю. и др. Исследование образцов из реакционно-спеченного карбида кремния визуально-оптическим и радиографическим методами неразрушающего контроля // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. № 88 (6). С. 46.
  15. Dyachkova L. N., Zvonarev E. V., Shelekhina V. M., Isupov M. A. On the issue of obtaining silicon carbide materials by reaction sintering // Inzh.-Fiz. Zh. 1997. V. 70 (2). P. 260.
  16. Shevchenko V. Y., Perevislov S. N. Reaction–diffusion mechanism of synthesis in the diamond–silicon carbide system // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2021. V. 66. P. 1107.
  17. Markov M. A., Vikhman S. N., Belyakov A. N. et al. High-temperature bending tests of reaction-sintered silicon carbide-based ceramic materials // Russian Journal of Applied Chemistry. 2023. V. 96 (1). P. 16. https://doi.org/10.1134/S1070427223010032
  18. Новиков Д. В. Самоорганизация кластеров фаз в однородно неупорядоченных полимерных композиционных материалах // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. № 9. С. 1829.
  19. Козлов Г. В., Долбин И. В., Койфман О. И. Фрактальная модель усиления нанокомпозитов полимер/углеродные нанотрубки с ультрамалыми концентрациями нанонаполнителя // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486. № 1. С. 39.
  20. Чекуряев А. Г., Сычев М. М., Мякин С. В. Анализ структуры композиционных систем с использованием фрактальных характеристик на примере системы BaTiO3-фуллеренол-ЦЭПС // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 6. С. 740.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Example of mechanical processing of highly hard reaction-sintered silicon carbide: (a) – general view of mechanical mixture of silicon carbide powders; (b) – X-ray diffraction pattern of composite powder clad with technical carbon black; (c) – cast material with isolated particles of primary silicon carbide.

Download (28KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Model of a product with complex geometry and carving.

Download (17KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Characteristic structure of pressed reaction-sintered silicon carbide with the introduction of technical carbon black at 15% by weight at low focusing.

Download (15KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparison of the lacunarity parameter of pressed 1 and cast 2 ceramics based on reaction-sintered silicon carbide by primary grains, with the introduction of 15% wt. technical carbon black.

Download (10KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Characteristic structure of pressed and cast ceramics based on reaction-sintered silicon carbide, with the introduction of technical carbon black at a rate of 15% by weight: (a) — pressed material; (b) — cast material; (c) — cast material with isolated particles of primary silicon carbide.

Download (56KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Comparison of the lacunarity parameter of pressed 1 and cast 2 ceramics based on reaction-sintered silicon carbide by silicon inclusions with the introduction of technical carbon black of 15% by weight: (a) – silicon inclusions, section of the structure of cast ceramics; (b) – dependences of silicon distribution.

Download (30KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependence of the change in lacunarity of primary silicon carbide grains and the elastic modulus of ceramics on the variation of the initial carbon content.

Download (12KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».