Тема: КОМПОЗИЦИОННЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ZrB2-ZrO2

В век развития авиационной и космической техники предъявляются очень высокие требования к материалам, способным выдержать экстремальные тепловые нагрузки, ведь в настоящее время требуются материалы c высокой окислительной стойкостью, способные работать в окислительной среде при температуре выше 1800оС. Следует также отметить такие свойства материалов, как невысокая плотность, износостойкость, прочность при высоких температурах, теплопроводность, твёрдость. Огромную роль также играет стоимость исходных компонентов и технология изготовления.
Керамические композиционные материалы на основе ZrB2 и SiC являются стабильными при термодинамическом воздействии, входят в группу высокотемпературных керамик. Эти химические соединения обладают высокой стойкостью к окислению и отличный коэффициент теплопроводности. Это делает их достаточно актуальными для научных исследований и практического применения в авиационной - космической технике.
Следует отметить и главный недостаток керамических материалов. Несмотря на отличные свойства, как высокая твердость, сохранение прочности при повышенной температуре и износостойкость, эти материалы обладают низкой трещиностойкостью. Это свойство ограничивает широкое применение керамики в качестве конструкционных материалов. В настоящее время ведётся большая работа по разработке керамических материалов с повышенной вязкостью разрушения.
Введение в композицию тугоплавких оксидов имеет большой интерес в научном мире. На данный момент ведётся огромное множество исследований влияния добавок на морфологию порошка и процесса спекания. Распространено в качестве второй фазы в системе композиционного материала использовать диоксид циркония (ZrO2). Он обладает аномально низкой теплопроводностью среди всех известных тугоплавких соединений. Его используют в качестве барьерного слоя в композиционном материале. Это обеспечивает эффективную устойчивость к термодинамическим воздействиям и невысокую теплопроводность композиту.
Диоксид циркония известен прекрасной вязкостью разрушения в сочетании с отличной прочностью на изгиб (700-1200 МПа). Высокая ударная вязкость возникает из-за объемного расширения (4-5%), вызванного стрессом трансформации метастабильной тетрагональной фазы в стабильной моноклинной фазе при комнатной температуре.
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что керамические материалы на основе диборида циркония и карбида кремния обладают комплексом уникальных физико-механических свойств, таких как высокая температура плавления, высокая теплопроводность, высокая твердость, стойкость к абразивному износу и к агрессивным средам.
Такие материалы отличаются высокими прочностными характеристиками, окислительной стойкостью, низкой плотностью, что позволяет использовать их в авиа - космической технике в качестве высокотемпературных конструкционных материалов для изготовления элементов газовых турбин, дизельных двигателей и теплообменников.
Внедрение в композицию добавки карбида кремния (SiC) повышает окислительную стойкость керамического композита за счет образования стекловидной пленки на основе SiO2, залечивающей поры и трещины и связывающей оксид бора в боросиликатное стекло.
Целью данной работы являлось получение композиционного теплозащитного материала на основе ZrB2 и ZrO2, а также изучение влияния механической обработки порошковых систем ZrB2+ X об.% SiC на структуру и свойства получаемых композиционных материалов

Купить

Длительная механическая обработка способствует увеличению среднего размера частиц(от 1.89 до 5.43 мкм для ZrB2+20 об.% SiC) и образованию агломератов со средним размером 14 мкм.
• При увеличении времени механической обработки был отмечен рост относительной насыпной плотности всех композитов.
• После одной минуты механической обработки наблюдается увеличение относительной плотности композитов, вплоть до 98% от теоретической, для образцов ZrB2+ 20 об.% SiC, при этом плотность образцов ZrB2 не превышает 76%.
• Наибольшая твёрдость выявлена у образца ZrB2+15 об.% SiC. Механическая обработка практически не влияет на твердость ZrB2 и ZrB2 +20 об.% SiC.
Купить