Фізико-хімічні основи керування структурою та властивостями армованих керамічних матеріалів для роботи в екстремальних умовах експлуатації

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorЛобода, Петро Іванович
dc.contributor.authorБогомол, Юрій Іванович
dc.date.accessioned2019-10-17T08:45:40Z
dc.date.available2019-10-17T08:45:40Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe work is devoted to solving actual scientific and technical problems - the development of the physical fundamentals of structure and property control of the directionally reinforced composite materials based on oxygen-free refractory compounds, as well as the creation of ceramic composite materials isotropic at the macro level and anisotropic at the micro level. In order to control geometrical characteristics of the microstructure of composite materials during the crystallization of eutectic alloy melts, the activation energies of nucleation and growth of the reinforcing phase were calculated. It was concluded that the constitutional component of supercooling has the greatest influence on the nucleation and growth processes for crystalline phases in eutectic alloys. In order to investigate the effect of constitutional supercooling on the nucleation and growth of diboride inclusions during directional solidification of eutectic alloys of the LaB6-MeIVB2 system, the mechanical vibrations were imposed during the growth process of the crystal during DSE. It was defined that the microstructure of composites obtained with the imposition of mechanical vibrations is more uniform, and has a more uniform size distribution of fibers. This contributes to an increase in compressive strength up to 2 times compared with the eutectic alloys grown without the imposition of mechanical vibrations. In order to reduce the amount of constitutional component of the minimum supercoiling for the nucleation and growth of fibers, the doping with silicon, carbon and aluminum additives of mixtures of eutectic alloys of the LaB6-MeIVB2 and B4C-MeIVB2 systems during directional solidification was carried out. It was shown that an increase in the amount of aluminum and silicon admixture to 2-3 vol.% leads to a decrease in transverse size and distance between the diboride inclusions. At the same time, increasing the amount of carbon impurities on the contrary leads to an increase in diameter and a decrease in number of diboride inclusions. It was established that the doped DSE LaB6- TiB2 and B4C-TiB2 alloys have 1,5-2 times higher bending strength. The interdependence between structure and mechanical properties in the range of temperatures from 20 to 2000 oC of quasiternary directionally solidified eutectic alloys of B4C-TiB2-SiC та B4C-TiB2-NbB2 systems were found. It is shown that the introduction of additional structural components into the composites allows to increase their bending strength to 370 MPa at 2000 oC, which is more than 0,9 of their melting temperature. In order to eliminate the main disadvantage of the DSE – anisotropy due to the nature of microstructure of the composites, the orientation of the fibers of one of the components along the direction of crystallization and limitation on the shape and size of the parts, the basics of technology for manufacturing of powders from reinforced composite materials of B4C-TiB2 and LaB6-TiB2 systems by mechanical grinding and centrifugal plasma spraying and their consolidation were developed. Since powders of eutectic alloys B4C-TiB2 and LaB6-TiB2 are bad densified by traditional powder metallurgy techniques, the kinetics of their compactibility was investigated under sparkplasma sintering conditions. In order to increase the specific contact stresses between the particles, the the powders with etched matrix were sintered. The use of such powders can increase the high-temperature bending strength of the (B4C-TiB2) -B4C composites at 1600 °C to 407,2 MPa due to increased adhesion between the eutectic grains and the matrix. The mechanisms of strengthening of the obtained composites were analyzed. By the method of X-ray diffraction analysis it was found that the nature of the phase components primarily affects the level of residual stresses in the matrix phase in the ceramic composite. It was found that the increase in strength of the DSE composites caused by the increase in plasticity of the phase components with testing temperature and by the mechanism of grain boundary (on the fiber-matrix interface) strengthening. It was shown the realisation of strain hardening mechanism in monocrystalline fibers of transition metals and contributes to increasing the strength of the composite Ceramic and metal-ceramic materials obtained during this work can be widely used as structural, tribotechnical, tool and special ceramic and metal-ceramic materials capable of operating up to 1600-2000 °C.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена розробленню фізико-хімічні основи одержання та керування структурною та хімічною досконалістю монокристалічних та спрямовано армованих композиційних матеріалів на основі боридів з наперед заданими властивостями. За результатами експериментальних досліджень вивчено закономірності формування структури та механічних властивостей мультифазних СЗЕC вирощених в умовах накладання механічних коливань та легування. Сформульовано основні фізико-хімічні принципи одержання полікристалічних евтектичних сплавів ізотропних на макрорівні і анізотропних на мікрорівні. Розроблено фізико-хімічні основи одержання евтектичних порошків на основі тугоплавких боридів і карбіду бору з оголеними армуючими включеннями. Показано, що застосування таких порошків дозволяє підвищити механічні властивості спечених композитів. Встановлено, що підвищення міцності СЗЕC обумовлене зростанням пластичності фазових складових по мірі збільшення температури випробувань та реалізацією механізмів зернограничного (на поверхні розділу волокно-матриця) та деформаційного зміцнення монокристалічних волокон диборидів перехідних металів.uk
dc.format.page371 сuk
dc.identifier.citationБогомол, Ю. І. Фізико-хімічні основи керування структурою та властивостями армованих керамічних матеріалів для роботи в екстремальних умовах експлуатації : дис. … д-ра техн. наук : 05.16.06 – порошкова металургія та композиційні матеріали / Богомол Юрій Іванович. – Київ, 2019. – 371 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/29808
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectкерамічні композитиuk
dc.subjectспрямована кристалізаціяuk
dc.subjectспрямовано закристалізовані евтектичні сплавиuk
dc.subjectкарбід боруuk
dc.subjectгексаборид лантануuk
dc.subjectтугоплавкі боридиuk
dc.subjectмеханізми зміцненняuk
dc.subjectзонна плавкаuk
dc.subjectіскро-плазмове спіканняuk
dc.subjectлегуванняuk
dc.subjectмеханічні коливанняuk
dc.subjectмультифазні евтектикиuk
dc.subjectceramic compositesen
dc.subjectdirectional crystallizationen
dc.subjectdirectionally solidified eutectic alloysen
dc.subjectboron carbideen
dc.subjectlanthanum hexaborideen
dc.subjectrefractory boridesen
dc.subjectreinforcement mechanismsen
dc.subjectzone meltingen
dc.subjectspark-plasma sinteringen
dc.subjectdopingen
dc.subjectmechanical vibrationsen
dc.subjectmultiphase eutecticsen
dc.subjectкерамические композитыru
dc.subjectнаправленная кристаллизацияru
dc.subjectнаправлено закристаллизированные эвтектические сплавыru
dc.subjectкарбид бораru
dc.subjectтугоплавкие боридыru
dc.subjectмеханизмы упрочненияru
dc.subjectзонная плавкаru
dc.subjectискроплазменное спеканиеru
dc.subjectлегированиеru
dc.subjectмеханические колебанияru
dc.subjectмультифазные эвтектикиru
dc.subjectлегированиеru
dc.subject.udc621.762:669.018.45](043.3)uk
dc.titleФізико-хімічні основи керування структурою та властивостями армованих керамічних матеріалів для роботи в екстремальних умовах експлуатаціїuk
dc.typeThesis Doctoraluk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Bohomol_diss.pdf
Розмір:
17.14 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (ВМПМ ІФФ)
Дисертації (вільний доступ)