Микроструктура и деформационное поведение новых металлокерамических ламинированных композитов Ta/Ti3Al(Si)C2–TiC

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Получены новые металлокерамические ламинированные композиты Ta/Ti3Al(Si)C2–TiC методом искрового плазменного спекания. Образцы синтезировали при температуре 1250°C, давлении 50 МПа в течение 5 мин. Для формирования композитов использованы прекерамическая бумага с порошковым наполнителем на основе MAX-фазы Ti3Al(Si)C2, а также металлические фольги из тантала. Фазовый состав, микроструктура и элементный состав были проанализированы методами рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии соответственно. Установлено, что в результате спекания формируются плотные многослойные композиты, состоящие из металлических слоев тантала, керамических слоев, содержащих фазы Ti3Al(Si)C2, TiC и Al2O3, а также реакционных слоев толщиной ~13 мкм на границе металл–керамика, обогащенных Ta, Al и Si. На основе данных механических испытаний определен предел прочности на изгиб полученных композитов (σпр ~430 МПа). Показано, что ламинированные металлокерамические композиты с тугоплавким танталовым слоем демонстрируют вязкий механизм разрушения, сопровождающийся увеличением более чем в четыре раза абсолютной деформации в сравнении с керамическим композитом на основе Ti3Al(Si)C2. Этого достигают за счет отклонения, разветвления трещин на границах металл–керамика и пластической деформации слоев из тантала.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Абдульменова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ava75@tpu.ru
Россия, Томск, 634050

Е. Б. Кашкаров

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: egor_kashkarov@mail.ru
Россия, Томск, 634050

Д. Г. Кроткевич

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: ava75@tpu.ru
Россия, Томск, 634050

Н. Травицкий

Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen–Nürnberg

Email: ava75@tpu.ru

Department of Materials Science, Glass and Ceramics

Германия, Эрланген, 91054

Список литературы

  1. Medvedovski E. // Wear. 2001. V. 249. № 9. P. 821. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(01)00820-1
  2. Joshua P. // Mechanical Properties of Ceramics. Canada: Springer, 2014. P. 782. https://doi.org/10.1007/978-3-319-04492-7
  3. Munz D., Fett T. // Ceramics: Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. New York: Springer, 1999. P. 299. https://doi.org/10.1007/978-3-642-58407-7
  4. Shvydyuk K.O., Nunes-Pereira J., Rodrigues F.F., Silva A.P. // Ceramics. 2023. V. 6. P. 195. https://doi.org/10.3390/ceramics6010012
  5. Cramer C.L., Ionescu E., Graczyk-Zajac M., Nelson A.T., Katoh Y., Haslam J.J., Wondraczek L., Aguirre T.G., LeBlanc S., Wang H., Masoudi M., Tegeler E., Riedel R., Colombo R., Minary-Jolandan M. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. № 7. P. 3049. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.058
  6. Chen X., Bei G. // Materials. 2017. V. 10. P. 366. https://doi.org/10.3390/ma10040366
  7. Sun Z.M. // Int. Mater. Rev. 2011. V. 56. № 3. P. 143. https://doi.org/10.1179/1743280410Y.0000000001
  8. Eklund P., Beckers M., Jansson U., Högberg H., Hultman L. // Thin Solid Films. 2010. V. 518. № 8. P. 1851. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.07.184
  9. Lei X., Lin N. // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2022. V. 47. № 5. P. 736. https://doi.org/10.1080/10408436.2021.1966384
  10. Barsoum M.W., Radovic M. // Annu. Rev. 2011. V. 41. P. 195. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910100448
  11. Hadi M.A. // J. Phys. Chem. Solids. 2020. V. 138. P. 109275. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2019.109275
  12. Gonzalez-Julian J. // J. Am. Ceram. Soc. 2021. V. 104. № 2. P. 659. https://doi.org/10.1111/jace.17544
  13. Basu S., Obando N., Gowdy A., Karaman I., Radovic M. // J. Electrochem. Soc. 2011. V. 159. № 2. P. 90. https://doi.org/10.1149/2.052202jes
  14. Li X., Xie X., Gonzalez-Julian J., Malzbender J., Yang R. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 15. P. 5258. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.07.043
  15. Сорокин О.Ю., Кузнецов Б.Ю., Лунегова Ю.В., Ерасов В.С. // Композиционные материалы. 2020. Т. 88. № 4–5. С. 42. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-45-42-53
  16. Xie X., Yang R., Cui Y., Jia Q., Bai C. // J. Mater. Sci. Technol. 2020. V. 38. P. 86. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.05.070
  17. Luo Y.M., Li S.Q., Chen J., Wang R.G., Li J.Q., Pan W. // J. Am. Ceram. Soc. 2002. V. 85. № 12. P. 3099. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2002.tb00589.x
  18. Lagos M.A., Pellegrini C., Agote I., Azurmendi N., Barcena J., Parco M., Silvestroni L., Zoli L., Sciti D. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 9. P. 2824. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.037
  19. He G., Xu J., Zhang Z., Qian Y., Zuo J., Li M., Liu C. // Mater. Sci. Eng. A. 2021. V. 827. P. 142069. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142069
  20. Ashby M.F., Cebon D. // J. Phys. IV France. 1993. V. 3. № 7. P. 1. https://doi.org/10.1051/jp4:1993701
  21. Wu C., Wang Z., Li Q., Shi G. // J. Asian Ceram. Soc. 2014. V. 2. № 4. P. 322. https://doi.org/10.1016/j.jascer.2014.07.007
  22. Kashkarov E.B., Krotkevich D.G., Abdulmenova A.V., Ivashutenko A.S., Perevislov S.N., Lider A.M., Travitzky N. // Materialia. 2023. V. 27. P. 101673. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2023.101673
  23. Kashkarov E.B., Abdulmenova A.V., Pushilina N.S., Syrtanov M.S., Mingazova Y.R., Nassyrbayev A., Krotkevich D.G., Travitzky N.A. // J. Alloys Compd. 2024. V. 982. P. 173848. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.173848
  24. Chen W.S., Ho H.J., Lin K.Y. // Materials. 2019. V. 12. P. 1220. https://doi.org/10.3390/ma12081220
  25. Laing M. // J. Chem. Educ. 2001. V. 78. № 8. P. 1054. https://doi.org/10.1021/ed078p1054
  26. Lunk H.J., Hartl H. // ChemTexts. 2019. V. 5. № 3. P. 1. https://doi.org/10.1007/s40828-019-0088-1
  27. Krotkevich D.G., Kashkarov E.B., Syrtanov M.S., Murashkina T.L., Lider A.M., Schmiedeke S., Travitzky N. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 9. P. 12221. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.070
  28. Sun X., Han W., Liu Q., Hu P., Hong C. // Mater. Des. 2010. V. 31. № 9. P. 4427.
  29. Knabl W., Leichtfried G., Stickler R. // Refractory Metals and Refractory Metal Alloys. Switzerland: Springer Nature, 2018. P. 307. https://doi.org/10.1007/978-3-319-69743-7

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы прекерамической бумаги (1) и поперечного сечения спеченного ламинированного композита Ta/TAC–TiC (2).

Скачать (18KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РЭМ-изображение поперечного сечения ламинированного композита Ta/TAC–TiC. РС — реакционный слой.

Скачать (24KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображение и соответствующие карты распределения элементов реакционного слоя.

Скачать (57KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Деформационные кривые монолитного образца TAC (1) и ламинированного композита Ta/TAC–TiC (2).

Скачать (14KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РЭМ-изображения поперечного сечения поверхности разрушения (а) и области распространения трещины в ламинированном композите Ta/TAC–TiC (б).

Скачать (40KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».