Получение и свойства высокоэнтропийных твердых растворов на основе боридов и силицидов c добавкой карбида кремния

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Путем свободного спекания смесей боридов и силицидов, взятых в эквимолярных соотношениях, получены высокоэнтропийные борид и силицид при температурах 2100 и 1750°С соответственно. Оценена спекаемость материалов системы SiC–(Hf0.2Ta0.2Mo0.2W0.2Nb0.2)Si2–(Hf0.2Ta0.2Zr0.2W0.2Nb0.2)B2. Отмечается, что увеличение концентрации высокоэнтропийного силицида в смеси приводит к улучшению уплотнения композитов. Изучены механические свойства полученных составов. Подтверждено, что составы с большим содержанием высокоэнтропийного силицида и борида характеризуются более высокими значениями параметров физико-механических свойств. Подтверждена стабильность высокоэнтропийных фаз в спеченной керамике. Определен диапазон температур плавления полученных материалов, который составляет от 2080 до 2700°С в зависимости от содержания высокоэнтропийного силицида, что позволяет отнести их к классу высокотемпературных.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Александрович Самсоненко

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ceramic-department@yandex.ru
Россия, 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 24–26/49 литера А

Сергей Валерьевич Вихман

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: ceramic-department@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3905-6143

д.т.н., доцент

Россия, 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 24–26/49 литера А

Евгений Сергеевич Мотайло

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: ceramic-department@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8546-6533
Россия, 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 24–26/49 литера А

Список литературы

  1. Рогачев А. С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 8. С. 807–841. https://doi.org/10.31857/S0015323020080094 [Rogachev A. S. Structure, stability and properties of high-entropy alloys // Physics of Metals and Metallurgy. 2020. V. 121. N 8. P. 733–764. https://doi.org/10.1134/S0031918X20080098].
  2. Gild J., Braun J., Kaufmann K., Marin E., Harrington T., Hopkins P., Vecchio K., Jian L. A high-entropy silicide: (Mo0.2Nb0.2Ta0.2Ti0.2W0.2)Si2 // J. Materiomics. 2019. V. 5. N 3. P. 337–343. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2019.03.002
  3. Gild J., Zhang Y., Harrington T., Jiang S., Hu T., Quinn M. C., Mellor W. M., Zhou N., Vecchio K., Luo J. High-entropy metal diborides: A new class of high-entropy materials and a new type of ultrahigh temperature ceramics // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 379–385. https://doi.org/10.1038/srep37946
  4. Monteverde F., Saraga F. Entropy stabilized single-phase (Hf,Nb,Ta,Ti,Zr)B2 solid solution powders obtained via carbo/boro-thermal reduction // J. Alloys Compd. 2020. V. 824. P. 153–164. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153930
  5. Shen X., Liu J., Li F., Zhang G. Preparation and characterization of diboride-based high entropy (Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B2–SiC particulate composites // Ceram. Int. 2019. V. 45. N 18. P. 24508–24514. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.08.178
  6. Мотайло Е. С., Лисянский Л. А., Вихман С. В., Несмелов Д. Д. Физико-механические свойства композиционной керамики в системe ZrB2–SiC–MoSi2 // Физика и химия стекла. 2022. T. 48. № 3. С. 325–333. https://doi.org/10.31857/S0132665121060263 [Motailo E. S., Lisyanskii L. A., Vikhman S. V., Nesmelov D. D. Physico-mechanical properties of composite ceramics in the ZrB2–SiC–MoSi2 systems // Phys. Chem. Glass. 2021. V. 47. N 6. P. 646–652. https://doi.org/10.1134/S1087659621060237].
  7. Несмелов Д. Д., Орданьян С. С. Экспериментальное определение температуры плавления в тугоплавких эвтектических системах методом «капли» // Огнеупоры и техническая керамика. 2017. № 10. С. 10–16.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Концентрационный треугольник с точками, соответствующими исследуемым составам системы SiC–(Hf0.2Ta0.2Mo0.2W0.2Nb0.2)Si2–(Hf0.2Ta0.2Zr0.2W0.2Nb0.2)B2.

Скачать (90KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограммы высокоэнтропийного силицида (а) и борида (б) и индивидуальных веществ [база стандартов ICDD PDF-2 (International Centre for Diffraction Data Powder Diffraction Files)].

Скачать (474KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изображения высокоэнтропийного силицида (а) и борида (б), полученные методом электронной микроскопии.

Скачать (236KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дифрактограммы спеченных трехкомпонентных образцов (содержание компонентов в составах дано в мол%).

Скачать (611KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фотографии структуры спеченных (а, в, д) и плавленых (б, г, е) образцов.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Дендритная кристаллизация высокоэнтропийного борида (Hf0.2Ta0.2Zr0.2W0.2Nb0.2)B2.

Скачать (187KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025