Влияние содержания металлической связки и механической активации на горение в системе (Ti + 2B) + (Ti + C) + x(Fe + Co + Cr + Ni + Al)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В работе проведено исследование влияния содержания металлической связки Fe + Co + Cr + Ni + Al и механической активации (МА) на скорость горения, удлинение образцов в процессе синтеза, выход смеси и размер композитных частиц после МА, морфологию и фазовый состав продуктов горения активированных смесей в системе (Ti + 2B) + (Ti + C) + x(Fe + Co + Cr + Ni + Al). В процессе МА смесей образуется высокоэнтропийный сплав – твердый раствор на основе γ-Fe c ГЦК-решеткой. Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) получен композитный материал, состоящий из керамики и высокоэнтропийного сплава. Механическая активация увеличивает максимальное содержание металлической связки в смеси, при котором СВС осуществляется при комнатной температуре, от 60% до 80%. После МА возрастают удлинение образцов продуктов и скорость горения (в случае наличия металлической связки) смесей (Ti + 2B) + + (Ti + C) + x(Fe+Co+Cr+Ni+Al). В случае смеси (Ti + 2B) + (Ti + C) без связки скорость горения уменьшается после МА. С ростом содержания металлической связки Fe + Co + Cr + Ni + Al в смесях (Ti + 2B) + (Ti + C) увеличивается размер композитных частиц после МА, уменьшаются скорость горения, выход активированной смеси и удлинение образцов продуктов реакции МА-смесей. Для исходных смесей зависимость удлинения образцов продуктов горения от содержания связки немонотонна, имеет максимум.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Кочетов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: kolyan_kochetov@mail.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Basu B., Raju G.B., Suri A.K. // Intern. Mater. Rev. 2006. V. 51. № 6. P. 352. https://doi.org/10.1179/174328006X102529
  2. Vallauri D., Atías Adrián I.C., Chrysanthou A. // J. Eur. Ceram. Soc. 2008. V. 28. № 8. P. 1697. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2007.11.011
  3. Rogachev A.S., Mukasyan A.S. Combustion for Material Synthesis. N. Y.: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2015.
  4. Hardt A.P., Phung P.V. // Combust. and Flame. 1973. V. 21. № 1. P. 77.
  5. Hardt A.P., Holsinger R.W. // Ibid. P. 91.
  6. Шкиро В.М., Боровинская И.П. // Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка, 1975. С.253.
  7. Сеплярский Б.С., Тарасов А.Г., Кочетков Р.А. // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 5. С. 55.
  8. Левашов Е.А., Богатов Ю.В., Миловидов А.А. // Там же. 1991. Т. 27. №1. С. 88.
  9. Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г., Костин С.В. и др. // Там же. 2009. Т. 45. № 1. С. 30.
  10. Князик В.А., Мержанов А.Г., Соломонов Б.В. и др. // Там же. 1985. Т. 21. № 3. С. 69.
  11. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2020. T 39. № 9. C. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X20090058
  12. Корчагин М. А., Григорьева Т. Ф., Бохонов Б. Б. и др. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 1. С. 43.
  13. Кочетов Н.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 7. С. 39–46. https://doi.org/10.31857/S0207401X2207007X
  14. Корчагин М.А. // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51. № 5. С. 77. https://doi.org/10.15372/FGV20150509
  15. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С.42. https://doi.org/10.31857/S0207401X22010071
  16. Корчагин М.А., Филимонов В.Ю., Смирнов В.Е. и др. // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46. №1. С. 48.
  17. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2017. № 3. С. 4. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2017-3-4-13
  18. Вьюшков Б.В., Левашов Е.А., Ермилов А.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 1994. Т. 30. №5. С. 63.
  19. Кочетов Н.А., Вадченко C.Г. // Физика горения и взрыва. 2015. Т.51. №4. С. 77. https://doi.org/10.15372/FGV20150410
  20. Кочетов Н. А. //Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58. № 2. С. 49. https://doi.org/10.15372/FGV20220205
  21. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P. et al. // Mater. Sci. Eng., A. 2004. V. 375. P. 213. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257
  22. Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z. et al. // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 61. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001
  23. Tsai M.-H., Yeh J.-W. // Mater. Res. Lett. 2014. V. 2. № 3. P. 107. https://doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
  24. Chou H.–P., Chang Y.–S., Chen. S.–K. et al. // Mater. Sci. Eng., B. 2009. V. 163. № 3. P. 184. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2009.05.024
  25. Gali A., George E.P. // Intermetallics. 2013. V. 39. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018
  26. Gludovatz B., Hohenwarter A., Catoor D. et al. // Science. 2014. V. 345. Iss. 6201. P. 1153. https://doi.org/https://doi.org/10.1126/science.1254581
  27. Kilmametov A., Kulagin R., Mazilkin A. et al. // Scr. Mater. 2019. V. 158. P. 29–33. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.08.031
  28. Shahmir H., He J., Lu Z. et al. // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 685. № 8. P. 342. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.01.016
  29. Gu J., Ni S., Liu Y. et al. // Ibid. 2019. V. 755. P. 289. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.04.025
  30. Bhattacharjee P.P., Sathiaraj G.D. et al. // J. Alloys Compd. 2014. V. 587. P. 544. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.10.237
  31. Yeh J.–W., Chen Y.–L., Lin S.–J. et al. // Mater. Sci. Forum. 2007. V. 560. P. 1. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.560.1
  32. Кочетов Н.А., Рогачев А.С., Щукин А.С. и др. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и фукц. покрытия. 2018. №. 2. С. 35. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-35-42
  33. Rogachev A.S., Vadchenko S.G., Kochetov N.A. et al. // J. Alloys Compd. 2019. V. 805. P. 1237. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.07.195
  34. Rogachev A.S., Vadchenko S.G., Kochetov N.A. et al. // J. Europ. Ceram. Soc. 2020. V. 40. P. 2527. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.059
  35. Rogachev A.S., Gryadunov A.N., Kochetov N.A. et al. // Intern. J. Self-Propag. High–Temp. Synth. 2019. V. 28. № 3. P. 196. https://doi.org/10.3103/S1061386219030117
  36. Rajabi A., Ghazali M.J., Syarif J. et al. // Chem. Eng. J. 2014. V. 255. P. 445. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.06.078 .
  37. Rajabi A., Ghazali M.J., Daud A.R. // Mater. Des. 2015. V. 67. P. 95. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.10.081 .
  38. Peng Y., Miao H., Peng Z. // Intern. J. Refract. Met. H. Mater. 2013. V. 39. P. 78. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2012.07.001
  39. Zhang S., Sun Y., Ke B. et al. // Metals. 2018. V. 8. № 1 : 58. P. 1. https://doi.org/10.3390/met8010058
  40. Fu Z., Koc R. // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 702. P 184. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.07.008 .
  41. Fu Z., Koc R. // Ibid. 2018. V. 735. P. 302. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.08.058 .
  42. de la Obra A.G., Avilés M.A., Torres Y. et al. // Intern. J. Refract. Met. H. Mater. 2017. V. 63. P. 17. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2016.04.011 .
  43. Vadchenko S.G. // Intern. J. Self–Propag. High-Temp. Synth. 2016. V. 25. № 4. P. 210. https://doi.org/10.3103/S1061386216040105
  44. Vadchenko. S.G. // Ibid. 2015. V. 24. № 2. P. 90. https://doi.org/10.3103/S1061386215020107
  45. Сеплярский Б.С. // Докл. РАН. 2004. Т.396. № 5. С. 640.
  46. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59. № 3. С. 100. https://doi.org/10.15372/FGV20230309
  47. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 9. С. 11. https://doi.org/10.31857/S0207401X23090108
  48. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. и др. // ЖФХ. 2023. Т. 97. № 3. С. 438. https://doi.org/10.31857/S004445372303024X
  49. Seplyarskii, B.S., Kochetkov, R.A., Lisina, T.G. et al. // Intern. J Self–Propag. High–Temp. Synth. 2022. V. 31. P. 195. https://doi.org/10.3103/S1061386222040100
  50. Сеплярский Б.С., Абзалов Н.И., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. // Хим. физика. 2021. Т.40. № 4. C. 23. https://doi.org/10.31857/S0207401X21030109
  51. Kamynina O.K., Rogachev A.S., Sytschev A.E. et al. // Intern. J. Self–Propag. High–Temp. Synth. 2004. V. 13. № 3. P.193.
  52. Камынина О.К., Рогачев А.С., Умаров Л.М. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 5. С. 69.
  53. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 10. С. 44. https://doi.org/10.1134/S0207401X18100059

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты РФА активированных смесей (Ti + 2B) + (Ti + C) + x(5Ме), где х = 30 и 60 мас.%. Цифрами обозначены рефлексы следующих фаз: 1 – Ti, 2 – ГЦК-фаза (ВЭС).

Скачать (87KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость выхода активированной смеси от содержания металлической связки х в смеси 60%(Ti + + 2B) + 40%(Ti + C) + х(5Ме).

Скачать (27KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость среднего размера частиц активированной смеси 60%(Ti+2B)+ 40%(Ti+C)+х(5Ме) от содержания металлической связки х.

Скачать (23KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость давления, используемого для прессования образцов из МА-смеси 60%(Ti + 2B) + + 40%(Ti + C) + х(5Ме) от содержания металлической связки в х.

Скачать (25KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость скорости горения образцов от содержания металлической связки: ■ – в исходной смеси 60%(Ti+2B)+ 40%(Ti+C)+х(5Ме), – активированной смеси 60%(Ti+2B)+ 40%(Ti+C)+х(5Ме).

Скачать (28KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фотография образцов продуктов горения активированных смесей 60%(Ti+2B)+ 40%(Ti+C)+х(5Ме), при следующих значениях х: 1 – 0, 2 – 10, 3 – 20, 4 – 30, 5 – 40, 6 – 50, 7 – 60, 8 – 70, 9 – 80 мас.%.

Скачать (308KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Результаты РФА продуктов горения: а – исходных смесей, б –активированных смесей 60%(Ti + 2B) + + 40%(Ti + C) + x(5Ме). При х = 10 и 50 мас.% для исходных и х = 20, 60 и 80 мас.% для активированных смесей. Цифрами обозначены рефлексы следующих фаз: 1 – TiС, 2 – TiB2, 3 – ГЦК-фаза (ВЭС), 4 – ОЦК-фаза (ВЭС).

Скачать (107KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость относительного изменения длины образца от содержания металлической связки: ■ – в исходной,  – в активированной смеси 60%(Ti + 2B) + + 40%(Ti + C) + х(5Ме).

Скачать (24KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Фотография образцов продуктов горения исходных смесей 60%(Ti+2B)+ 40%(Ti+C) + х(5Ме) при следующих значениях х: 1 – 0, 2 – 10, 3 – 20, 4 – 30, 5 – 40, 6 – 50, 7 – 60 мас. %.

Скачать (178KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025