8(1)03
Nauka innov. 2012, 8(1):18–41
https://doi.org/10.15407/scin8.01.018
О.М. Григорьєв, В.В. Скороход, А.Д. Панасюк, В.А. Котенко, В.В. Личко, О.В. Коротєєв, Е.В. Прилуцький, В.О. Лавренко, М.М. Іконнік
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Київ
Розробка керамічного термоміцного та корозійностійкого матеріалу для виготовлення жарової труби для пальників котлів теплових електростанцій
Розділ: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова статті: українська
Анотація: Виконано дослідження процесів спікання керамічних матеріалів систем SiC–ZrB2, ZrB2–ZrSi2–SiC, ZrB2–МоSi2. Показано, що у присутності дисиліцидів цирконію та молібдену процес спікання активується в результаті утворення рідкої фази. Збільшення вмісту SiС в обох типах композитів (SiC–ZrB2; ZrB2–ZrSi2–SiC) підвищує їх механічні властивості. Введення ZrSi2 у композити ZrВ2–SiС значно збільшує їхню стійкість до корозії. В масштабі дослідно-промислового виробництва відпрацьовані технологічні режими гарячого пресування пластин з керамічних матеріалів. Виготовлено та поставлено для випробування на котлі Придніпровської ТЕС (м. Дніпропетровськ) один комплект деталей жарової труби з розробленої кераміки, що складається з пластин розміром 200×90×13 мм.
Ключові слова: борид цирконію, карбід кремнію, силіциди цирконію та молібдену, ультра-високотемпературна кераміка, гаряче пресування, механічні випробування, корозійна стійкість, жарова труба.
Повний текст (PDF)
Література:
1. Ceramic gas turbine components development and cha racterization ed. by M.V. Roode, M.K. Ferber, D.W. Richerson, N.Y. ISME Press. 2003. Vol. 2. 775 p.
2. Clougherty E.V., Hill R.J., Rhodes W.H., Peters E.T. Tech. Rept. No AFML-TR-68-190, Air Force Materials Laboratory, Wright-Paterson Air Force Base, OH, 1970.
3. Bull J., White M.J., Kaufman L. Ablation resistant zirconium and hafnium ceramics, US patent #5750450, 12 May, 1998.
4. Орданьян С.С., Дмитриев А.И., Степаненко Е.К. и др. Система SiC-TiB2 основа сверхтвердых износостойких материалов Порошковая металургія. 1987. No. 5. С. 32 34.
5. Janney M.A. Mechanical properties and oxidation be havior of a hot pressed SiC-15 vol.% TiB2 composite Amer. Ceram. Soc. Bull, 1987( 66). P. 322 324.
6. McMurty C.H., Boeker W., Seshadri S.G. Microstructure and material properties of silicon carbide titanium boride particulate composites Amer. Cer. Soc. Bull, 1987(66). P. 325 329.
7. Toshihiko T., Shigetaka W. Properties of hot pressed SiC matrix composites with internally synthesized TiB2 J. Cer. Soc. Jap. Int. Ed. 1989. No. 97. P. 1188 1191.
8. Yutaka O., Hoffman M.J., Petzow G. Sintering of in-situ synthesized SiC-TiB2 composites with improved fracture toughness J. Amer. Cer. Soc. 1992. No. 75. P. 2479 2483.
9. Ковальчук В.В., Юга А.И., Григорьев О.Н. Физико-механические и трибологические свойства материалов SiC-MeB2 Порошковая металлургия. 1992. No. 6. С. 95 99.
10. Macley R.J., Faber K.T. R-curve behavior in SiC TiB2 Ceram. Eng. Sci. Proc. 1989. No. 10. P. 1350.
11. Удалов Ю.П., Валова Е.Е., Орданьян С.С. Изготовление и абразивные свойства эвтектических композиций в системе B4C-SiC-TiB2 Огнеупоры. 1995. No. 10. С. 12 17.
12. Grigoriev O.N., Subbotin V.I., Kovalchuk V.V., Gogotsi Y.G. Structure and properties of SiC-MeB2 ceramics J. Ma ter. Manufact. 1998. No. 7. P. 99 110.
13. Григорьев О.Н., Субботин В.И., Ковальчук В.В. Структура и свойства SiC-MeB2 керамики Сб. Электронная микроскопия и прочность материалов. Вып. 9. Киев, 1998. С. 112 129.
14. Gogotsi Yu.G., Lavrenko V.A. Corrosion of High-Performance Ceramics, Springer-Verlag, Berlin, 1992. 180 p.
15. Sciti D., Balbo A., Bellosi A. Oxidation behaviour of a pressureless sintered HfB2 MoSi2 composite J. Europ. Ceram. Soc. 2009. Vol. 29. P. 1809 1815.
16. Grigoriev O.N., Gogotsi Yu.G., Subbotin V.I. Structure and properties of SiC MeB2 ceramics Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1998. Vol. 481. P. 249 254.
17. Grigoriev O.N., Gogotsi Yu.G., Brodnikovsky N.P., Subbotin V.I. Structural state and strength of ceramics SiC B4C MeB2 system, in Electron Microscopy and strength of materials IPMS Publ., Kiev. 1999. P. 129 142.
18. Григорьев О.Н., Гогоци Ю.Г., Бродниковский Н.П., Субботин В.И. Разработка и свойства керамики SiC B4C MeB2 Порошковая металлургия. 2000. No. 5 6. С. 29 42.
19. Лавренко В.А., Дятел В.Д., Луговая Е.С. Взаимодействие материалов системы ZrB2 ZrSi2 с кислородом при высокой температуре Порошковая металлургия. 1982. No. 6. С. 11 18.
20. Ланин А.Г., Федик И.И. Термопрочность материалов. Подольск: НИИ НПО «ЛУЧ», 2005. 312 с.
21. Grigoriev O.N., Galanov B.A., Kotenko V.A. et. al. Mechanical properties of ZrB2-SiC(ZrSi2) ceramics J. Europ. Ceram. Soc. 2010. Vol. 30. P. 2173 2181.
22. Grigoriev O.N., Galanov B.A., Lavrenko V.A. et. al. Oxidation of ZrB2-SiC(ZrSi2) ceramics in oxygen J. Europ. Ceram. Soc. 2010. Vol. 30. P. 2397 2405.
23. Григорьев О.Н., Трефилов В.И., Хорошун Л.П. Определение термических напряжений в двухфазных композитах Материалы ΙΙΙ Всесоюз. симп. Технологические остаточные напряжения. М.: Изд-во АН СССР, 1988. С. 29 133.
24. Galanov B.A., Grigoriev O.N., Trefilov V.I. Ceramic matrix composites: theoretical fundamentals Cera mic- and carbon-matrix composites Ed. by V.I. Trefilov. Chapman & Hall. 1995. P. 3 29.
25. Grigoriev O.N., Koroteev A.V., Klimenko A.V. et al., Structureand strength of ceramic multilayered com po sites, in Functial Gradient Materials and Surface Layers Prepared by Fine Partile Technologies Ed. by M.-I. Baraton and I. Uvarova. Kluwer Acad. Press, Dor drecht. 2001. P. 265 272.
26. Григорьев О.Н., Коротеев А.В., Клименко А.В. и др. Разработка и свойства слоистой керамики системы SiC-TiB2 Огнеупоры и техническая керамика. 2000. No. 11. С. 20 25.
27. Галанов Б.А., Григорьев О.Н. Аналитическая модель индентирования хрупких материалов Электронная микроскопия и прочность материалов. Киев, 2006. С. 4 42.
28. Галанов Б.А., Григорьев О.Н., Трунова Е.Г. Статистические характеристики контактной прочности керамики Электронная микроскопия и прочность материалов. Киев, 2001. С. 125 135.
29. Григорьев О.Н., Галанов Б.А., Котенко В.А. и др. Контактная прочность и трещиностойкость хрупких материалов Металлофизика и новейшие технологии. 2005. No. 8. C. 1001 1018.
30. Chamberlain A.L., Fahrenholtz W.G., Hilmas G.E. High-Strength diboride-based ceramics J.Amer, Ceram.Soc. 2004. Vol. 87 (6). P. 1170 1172.