Створення армованих керамічних матеріалів на основі B4C для роботи в екстремальних умовах експлуатації

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorЛобода, Петро Іванович
dc.contributor.authorВтерковський, Михайло Ярославович
dc.date.accessioned2021-11-24T10:54:15Z
dc.date.available2021-11-24T10:54:15Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractukЗа матеріалами дисертації опубліковано: 10 робіт, з яких 3 – це статті у журналах, що входять до переліку фахових видань затверджених МОН України за спеціальністю дисертації або у періодичних виданнях іноземних держав, 7 - публікації у матеріалах конференцій, в тому числі, міжнародних. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науковотехнічної задачі – створення армованих керамічних матеріалів на основі B4C для роботи в екстремальних умовах експлуатації з високими фізикомеханічними властивостями. З метою створення армованої кераміки на основі B4C в роботі розглядається можливість отримання керамічних композитів системи B4C- Si- Св (вуглецеві волокна) з використанням методу інфільтрації пористих зразків з B4C розплавом кремнію. Метод інфільтрації дозволяє зменшити температури отримання високощільної кераміки B4C з високими механічними властивостями. З метою дослідження впливу технологічних параметрів на мікроструктуру, фазовий склад та механічні властивості кераміки B4C досліджувалися інфільтровані зразки з різною вихідною пористістю та вуглецевмісним пластифікатором. Дослідження мікроструктури показали, що зменшення вихідної пористості призводить до зменшення розміру вторинних зерен B4С за рахунок розчинення та взаємодії вихідних частинок з розплавом кремнію. В той же час відбувається зміна морфології частинок SiС з продовгуватої до багатогранної, неправильної форми. Зменшення вихідної пористості впливає на фазовий склад кераміки: кількість фаз B4C та SiС зменшується, а залишкового кремнію збільшується. Додавання епоксидної смоли в якості вуглецвмісного пластифікатора призводить до утворення фази α-SiС. Отримані значення твердості керамічних зразків є вищими ніж в інфільтрованої кераміки, отриманої з застосуванням попереднього спікання. З метою дослідження впливу армування вуглецевими волокнами на структуру, фазовий склад та фізико-механічні характеристики кераміки на основі B4C досліджувалися інфільтровані зразки з додаванням різного вмісту (0, 5, 10, 15 та 20 мас. %) вуглецевих волокон (ВВ) до вихідного порошку B4C. Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено, що потрійна фаза B12(B,C,Si)3 спостерігається для кераміки B4C, отриманої без додавання вуглецевих волокон та з низьким вмістом волокон (5 мас. %). В той же час встановлено, що збільшення вмісту вуглецевих волокон сприяє збільшенню утвореної фази SiС з одночасним зменшенням кількості залишкового кремнію. Металографічними дослідженнями встановлено, що в процесі взаємодії розплаву кремнію з вуглецевими волокнами утворюються композиційні волокна з структурою «ядро (С) -оболонка (SiC)». Встановлено, що максимальне значення міцності на згин (510 ± 27 МПа) отриманої кераміки B4C досягається при додаванні до вихідних порошків B4C 10 мас. % вуглецевих волокон. В той же час, найбільше значення модуля Юнга (380 ГПа) досягається при вмісті ВВ 20 мас. %. Фрактографічними дослідженнями встановлено, що збільшення вмісту ВВ призводить до зміни механізмів руйнування кераміки B4C. Показано, що для композитів, отриманих з додаванням 5 та 10 мас. % ВВ характерний міжгранулярний механізм руйнування, а при подальшому збільшенні вмісту ВВ до 15 та 20 мас.% руйнування відбувається по межі між композитними волокнами SiC- C з з Si або SiC. За допомогою дослідження фізичних властивостей (електропровідності та КТР) кераміки B4C встановлено, що зі збільшенням концентрації вуглецевих волокон електропровідність збільшується, а КТР зменшується. З метою дослідження впливу обробки в полі контрольованого температурного градієнту (КТГ) на структуру, фазовий склад та механічні властивості кераміки на основі B4C досліджувалися попередньо інфільтровані зразки B4C з різним гранулометричним складом, отримані в результаті зонної плавки. Металографічними дослідженнями було встановлено, що застосування обробки в КТГ інфільтрованої кераміки B4C призводить до перекристалізації B4C через розплав кремнію, з подальшим утворенням композитів із міцним каркасом з дрібних зерен B4C. В той же час виявлено можливе контролювання вмісту карбіду кремнію в інфільтрованому композиті за рахунок зміни гранулометричного складу вихідного порошку B4C. Методами РФА та СЕМ встановлено, що застосування обробки в КТГ призводить до зменшення кількості залишкового кремнію в кераміці на основі B4C за рахунок росту зерен SiС, які знаходяться в кераміці B4C після інфільтрації. Дослідженнями механічних властивостей встановлено, що застосування обробки в КТГ призводить до збільшення твердості кераміки B4C за рахунок значного вмісту фаз (B4C, α-SiC та β-SiC) з високою твердістю. Збільшення швидкості обробки в КТГ з 5 до 10 мм/с призводить до збільшення значення міцності на розрив композитів з 138±8 МПа до 169±10 МПа за рахунок подрібнення структури кераміки і формування пластинчастих часток β-SiC. Фрактографічними дослідженнями встановлено, що в кераміці B4C після обробки в КТГ спостерігається поєднання інтеркристалітного та тракскристалітного механізмів руйнування.uk
dc.format.page153 с.uk
dc.identifier.citationВтерковський, М. Я. Створення армованих керамічних матеріалів на основі B4C для роботи в екстремальних умовах експлуатації : дис. … д-ра філософії : 132 Матеріалознавство / Втерковський Михайло Ярославович. – Київ, 2021. – 153 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/45200
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectкарбід боруuk
dc.subjectкарбід кремніюuk
dc.subjectінфільтраціяuk
dc.subjectвуглецевмісний пластифікаторuk
dc.subjectмеханічні характеристикиuk
dc.subjectфазовий складuk
dc.subjectмікроструктураuk
dc.subjectполе контрольованого температурного градієнтуuk
dc.subjectboron carbideuk
dc.subjectsilicon carbideuk
dc.subjectinfiltrationuk
dc.subjectcarbon-containing plasticizeruk
dc.subjectcarbon fibersuk
dc.subjectmechanical characteristicsuk
dc.subjectphase compositionuk
dc.subjectmicrostructureuk
dc.subjectcontrolled temperature gradient fielduk
dc.subject.udc621.762:669.018.45uk
dc.titleСтворення армованих керамічних матеріалів на основі B4C для роботи в екстремальних умовах експлуатаціїuk
dc.typeThesis Doctoraluk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 2 з 2
Ескіз
Назва:
Vterkovskyi_dys.pdf
Розмір:
6.26 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
5.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Завантажити

Зібрання

Дисертації (ВТМПМ)
Дисертації (вільний доступ)