Титанирование композитных волокон С/SiC в расплаве солей KCl–LiCl–K2TiF6 и получение из них керамики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено титанирование композитных волокон C/SiC со структурой сердцевина–оболочка методом синтеза в расплаве солей. В качестве реакционной среды использовали смесь солей KCl, LiCl и K2TiF6, в качестве титанирующего агента – порошок металлического титана. Титанирование проводили при 800°C в стационарной атмосфере аргона. Из титанированных волокон методом одноосного горячего прессования при температуре 1800°С и давлении 30 МПа получена керамика. Изучена микроструктура и фазовый состав волокон и горячепрессованных образцов. Установлено, что в ходе титанирования образуются фазы Ti5Si3 и TiC, а в ходе горячего прессования фаза Ti5Si3 реагирует с углеродной сердцевиной композитных волокон C/SiC с образованием в качестве титансодержащего продукта карбида титана TiC. Установлено, что увеличение количества титана в солевом расплаве приводит к уменьшению пористости и незначительному увеличению прочности горячепрессованной керамики.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. И. Истомина

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

П. В. Истомин

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

А. В. Надуткин

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

В. Э. Грасс

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

И. М. Беляев

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

О. Г. Баева

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

В. О. Тарасов

Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

Е. М. Тропников

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: istomina-ei@yandex.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

Список литературы

  1. Xingui Z., Yua Y., Changrui Z. et al. // Mater. Sci. Eng., A. 2006. V. 433. P. 104. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.06.060
  2. Deng J., Wei Y., Liu W. // J. Am. Ceram. Soc. 1999. V. 82. № 6. P. 1629. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1999.tb01976.x
  3. Filipuzzi L., Camus G., Naslain R. // J. Am. Ceram. Soc. 1994. V. 77. № 2. P. 459. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1994.tb07015.x
  4. Гаршин А.П., Кулик В.И., Нилов А.С. // Новые огне402.2010.02529упоры. 2012. № 2. С. 43.
  5. Воробьёв А.А., Кулик В.А. и др. // Известия ПГУПС. 2020. Т. 17. № 2. С. 210. https://doi.org/10.20295/1815-588X-2020-2-210-220
  6. Krenkel W., Berndt F. // Mater. Sci. Eng., A. 2005. V. 412. № 1–2. P. 177. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.08.204
  7. Fan S., Yang C., He L. et al.// Rev. Adv. Mater. Sci. 2016. V. 44. P. 313.
  8. Гаршин А.П., Кулик В.И., Матвеев С.А. и др. // Новые огнеупоры. 2017. Т. 4. С. 20. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-4-20-35
  9. Yang J., Ai Y., Lv X. et al. // J. Int. Appl. Ceram. Technol. 2021. V. 18. №. 2. P. 449. https://doi.org/10.1111/ijac.13655
  10. Крамаренко Е.И., Кулаков В.В., Кенигфест А.М. и др. // Изв. Самар. Науч. центра РАН. 2011. Т. 13. № 4. С. 759.
  11. Воротыло С., Левашов Е.А., Потанин А.Ю. и др. // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020. Т. 1. С. 41. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-41-54
  12. Орбант Р.А., Уткин А.В. Банных Д.А. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 11. С. 1253. https://doi.org/10.31857/s0002337x2311009x
  13. Istomina E.I., Istomin P.V., Nadutkin A.V. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 16. P. 22587. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.04.270
  14. Истомина Е.И., Истомин П.В., Надуткин А.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 8. С. 977. https://doi.org/10.1134/S0036023621080088
  15. Гаршин А.П. Материаловедение. Техническая керамика в машиностроении / Учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. М.: Изд-во Юрайт. 2024. 296 с.
  16. Nadeau J.S. // Am. Ceram. Soc. Bull. 1973. V. 52. № 2. P. 170.
  17. Kinoshita M., Matsumura H., Iwasa M., Hayami R. // J. Ceram. Soc. Jpn. 1981. V. 89. № 6. P. 302.
  18. Yano T., Budiyanto K., Yoshida K., Iseki T. // Fusion Eng. Des. 1998. V. 41. P. 157.
  19. Zou Ch., Ou Y., Zhou W., Li Zh. et al. // Mater. 2024. V. 17. № 5. P. 1182. https://doi.org/10.3390/ma17051182
  20. Перевислов С.Н., Лысенков А.С. и др. // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 2. С. 206. https://doi.org/10.7868/S0002337X17020099
  21. Samanta A.K., Dhargupta K.K., De A.K., Ghatak S. // Ceram. Int. 2000. V. 26. P. 831. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(00)00050-X
  22. Ye H., Rixecker G., Haug S., Aldinger F. // J. Eur. Ceram. Soc. 2002. V. 22. Р. 2379. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00006-7
  23. Kirianov A., Yamaguchi A. // Ceram. Int. 2000. V. 26. Р. 441. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(99)00080-2
  24. Zhou Y., Hirao K. et al. // J. Mater. Res. 2003. V. 18. № 8. P. 1854. https://doi.org/10.1557/JMR.2003.0259
  25. Van Dijen F.K., Mayer E.// J. Eur. Ceram. Soc. 1996. V. 16. Р. 413. https://doi.org/10.1016/0955-2219(95)00129-8
  26. Rixecker G., Wiedmann I., Rosinus A., Aldinger F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2001. V. 21. P. 1013. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(00)00317-4
  27. Biswas K., Rixecker G., Wiedmann I., Scweizer M. et al. // Mater. Chem. Phys. 2001. V. 67. P. 180. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(00)00437-5
  28. Ye H., Rixecker G., Haug S., Aldinger F. // J. Eur. Ceram. Soc. 2002. V. 22. Р. 2379. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00006-7
  29. Maitre A., Put A.V., Laval J. P., Valette S., Trolliard G. // J. Eur. Ceram. Soc. 2008. V. 28. P. 1881. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2008.01.002
  30. Guo W., Xiao H., Liu J., Liang J. et al. // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 9. P. 11117. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.05.059
  31. Magnani G., Beltrami G. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2001. V. 21. № 5. P. 633. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(00)00244-2
  32. Huang Z.H., Jia D.C., Liu Y.G. // Ceram. Int. 2003. V. 29. Р. 13. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(02)00082-2
  33. Житнюк С.В. // Труды ВИАМ. 2019. № 3. С. 79.
  34. Raju K., Yoon D.H // Ceram. Int. 2016 V. 42. № 16. P. 17947. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.09.022
  35. Марков М. А., Николаев А. Н., Чекуряев А. Г. и др. // Физика и химия стекла. 2024. Т. 50. № 3. С. 24. https://doi.org/10.31857/S0132665124030035
  36. Suzuki K., Somiya S., Inomata Y. Ceramics / V. 2. London: Elsevier, 1991. P. 163.
  37. Zhu Y., Qin Z., Chai J.et al. // Metall. Mater. Trans. A. 2022. V. 53. P. 1188. https://doi.org/10.1007/s11661-021-06554-5
  38. Singh S., Pai K. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 10. Part B. P. 14809. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.10.068
  39. Baitalik S., Molla A.R., Kayal N. // J. Alloys Compd. 2018. V. 767. № 30. P. 302. https://doi: 10.1016/j.jallcom.2018.07.069
  40. Симоненко Н.П., Николаев В.А., Симоненко Е.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2016. Т. 61. № 12. С. 1566. https://doi.org/10.1134/S0036023616120184
  41. Истомина Е.И., Истомин П.В., Надуткин А.В. и др. // Сборник тезисов докладов. ХХII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Том 1. М.: ООО “Адмирал Принт”. 2024. С. 404
  42. Huang Z, Li F., Jiao Ch. et al. // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 5. P. 6221. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.004
  43. Gupta S.K., Mao Y.// J. Phys. Chem. 2021. V. 125. P. 6508. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c10981
  44. Li S., Song J., Che Y., Jiao S. et al. // Energ. Environ. Mater. 2023. V. 6. P. e12339. https://doi.org/10.1002/eem2.12339
  45. Liu X., Wang Z., Zhang S. // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2011. V. 8. P. 911. https://doi.org/10.1111/j.1744-7402.2010.02529.x
  46. Soe H.N., Khangkhamano M., Sangkert S. et al. // Mater. Lett. 2018. V. 229. P. 118. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.06.125
  47. Behboudi F., Kakroudi M.G., Vafa N.P. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 8161. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.11.172
  48. Ye J., Zhang S., Lee W.E. // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33. P. 2023. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.02.011
  49. Yin Y., Wang S., Zhang S. et al. // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2022. V. 19. P. 1529. https://doi.org/10.1111/ijac.13961
  50. Li Y., Yin Y., Chen J., Kang X. et al. // Materials. 2023. V. 16. P. 5895. https://doi.org/10.3390/ma16175895
  51. Li H., Xie Y., Wang H., Qian Z. et al. // J. Alloys Compd. 2022. V. 928. P. 167142. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167142
  52. Luo Y., Liu Z., Yu C., Deng C., Ding J. // J. Eur. Ceram. Soc. 2024. V. 44. P. 7953. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.05.066
  53. Fan S., Deng C., Yu C., Liu Z., Ding J. // J. Mater. Res. Technol. 2024. V. 29. P. 4833. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.02.201
  54. Tarasov V.O., Istomina E.I., Istomin P.V. et al. // Ceram. Int. 2024. V. 590. P. 46136. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.08.363
  55. Zou Y., Huang X., Fan B., Tang Z. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. P. 8048. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.10.323
  56. Yang J., Ye F., Cheng L. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. P. 1197. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.12.004
  57. Baumli P., Sytchev J., Göndör Zs. H., Kaptay G. // Mater. Sci. Forum. 2005. V. 473. P. 39. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.473-474.39
  58. Kim H.-J., Ahn Y.-S. // J. Alloys Compd. 2020. V. 849. P. 156508. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156508
  59. Zhu T., Wang Zh. // Rev. Adv. Mater. Sci. 2024. V. 63. P. 20240029. https://doi.org/10.1515/rams-2024-0029
  60. Xu Y., Sun W., Miao C., Shen Y. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. V. 41. № 11. P. 5405. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.04.043
  61. Du Y., Schuster J.C. // J. Am. Ceram. Soc. 2000. V. 83. № 1. P. 197. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2000.tb01170.x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема реактора для силицирования углеродных волокон [13,14]: цилиндрический корундовый тигель со щелевидными каналами, расположенными по всей высоте боковой стенки (1); уплотнительная крышка из графитовой фольги (2); цилиндрические корундовые тигли (3–5).

Скачать (292KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Общая схема получения керамического композиционного материала из волокон С/SiC.

Скачать (169KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рентгеновские дифрактограммы образцов: исходные углеродные волокна (a); композитные волокна C/SiC (б); волокна, титанированные с использованием солевого состава А (в); волокна, титанированные с использованием солевого состава Б (г); керамический образец ГП-А (д); керамический образец ГП-Б (е).

Скачать (316KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микрофотография пучка композитных волокон C/SiC в поперечном разрезе и спектры РСМА.

Скачать (102KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электронное микроизображение и спектры РСМА титанированных волокон C/SiC до стадии отмывки солевого расплава.

Скачать (232KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Электронные микроизображения титанированных волокон и спектры РСМА.

Скачать (234KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Электронные микроизображения и спектры РСМА образца, полученного горячим прессованием композитных волокон C/SiC, предварительно титанированных в солевом расплаве состава А: микроизображение и спектры РСМА (a); картирование по элементам (б–г).

Скачать (516KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Электронные микроизображения и спектры РСМА образца, полученного горячим прессованием композитных волокон C/SiC, предварительно титанированных в солевом расплаве состава Б: микроизображение и спектры РСМА (a); картирование по элементам (б–г).

Скачать (510KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Электронное микроизображение области контакта титанированных волокон после горячего прессования для образца ГП-Б.

Скачать (277KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025