Научные работники также раскрыли, что вещество владеет высочайшей жесткостью в сочетании с невысокой плотностью и очень большой стойкостью к дефектам. Более того, судя по всему, вещество сохраняет данные свойства при высочайших температурах и проявляет высочайшую стойкость к окислению и тепловому удару. Неожиданной характеристикой Ti3SiC2 считается легкость обработки, которая делает вероятным производство разных сложных элементов. Ti3SiC2 даже при комнатной температуре представляет собой не-обыкновенно прочный керамический материал, поскольку образованиемикротрещин, расслоение, отклонение трещин, перемещение и поворот отдельных зерен действуют в качестве механизмов поглощения энергии при деформации [22]. В работах [23] и [24] определяли стойкость к окислению порошков, пористых компактов и горячепрессованных (ГП) образцов Ti3SiC2. Окисление образцов проводилось на воздухе в трубчатой печи типа.
ПТ 0.
4.4/12.5 при температурах 1000−1200 °С. В начале экспериментаи по окончании термообработки осуществлялся гравиметрический контроль прибавки массы образцов. В ходе эксперимента печь предварительно разогревалась до заданной температуры. Порошкообразные образцы насыпались на предварительно обожженную до постоянной массы подложку-лодочку, а в случае с компактными образцами исследовались их небольшие кусочки. Все образцы вместе с лодочкой помещались на нагретую подложку и вместе с ней — в зону нагрева. По данным гравиметрических измерений авторами работ были построены зависимости изменения прибавки массы образцов от времени термообработки и сделаны выводы о том, что с увеличением температуры и времени термообработки для всех типов образцов наблюдается постепенное увеличение прибавки массы, что свидетельствует о протекании процесса окисления Ti3SiC2.
На рис. 4 представлены графики зависимости прибавки массы для различных типов образцов при температуре 1100−1200 °С, которые наглядно доказывают, что пористость материала способствует снижению его стойкости к окислению. Порошки и пористые компакты не способны долго противостоять окислению. В составе порошковых образцов после окисления, по данным рентгенофлуоресцентного анализа, преобладает фаза TiO2. Аморфный оксид кремния на рентгенограммах не обнаруживается.
Лучшую стойкость к окислению на воздухе показали плотные ГП-образцы с добавками 20 об. % T iSi2, для которых заметная прибавка массы наблюдается лишь при температурах выше 1100−1200 °С.Это объясняется менее развитой поверхностью контакта материала с кислородом воздуха. На поверхности ГП-образцов образуется защитный оксидный слой, который препятствует дальнейшему проникновению кислорода вглубь материала [24].
На начальном этапе процесс окисления плотных компактовTi3SiC2 протекает на поверхности (рис. 5). При увеличении продолжительности и температуры термообработки происходит рост толщины оксидного слоя, который состоит из внешнего слоя на основе TiO2 и внутреннего на основе TiO2 и SiO2 (рис. 6).В начальный момент времени окисление ГП-образцов протекаетна поверхности материала. С увеличением времени термообработки наблюдается постепенное проникновение кислорода вглубь материала по межзеренным границам, что приводит к заметному увеличению толщины оксидного слоя.
Независимо от состава, для образцов с добавками и без добавок TiSi2 происходит формирование двойного оксидного слоя, в котором выделяются два подслоя (см. рис. 6): внешний (а) и внутренний (б), с четкой границей между ними [23]. Пористые компакты и порошки на основе Ti3SiC2 из-за своей большой удельной поверхности не способны долго противостоять окислению. Необходимым условием хорошей стойкости к окислению на воздухе материалов на основе Ti3SiC2 является наличие плотной беспористой микроструктуры. Для плотных ГП-образцов на основечистого Ti3SiC2 приемлемым диапазоном эксплуатации являются температуры 1000−1100 °С. Использование пассивирующей добавки TiSi2 позволяет дополнительно повысить этот диапазон до температур выше 1200 °C [23].
Заключение
.
Обзор микроструктуры и свойств.
МАХ-фаз показал, что такиематериалы, как Ti-Al-C, Ti-Al-N и Ti-Si-C проявляют уникальное сочетание свойств, характерных как дляметаллов, так и для керамики. Они обладают малой плотностью, высокимизначениями теплои электропроводности, прочности, пониженным модулем упругости, превосходной коррозионной стойкостью в агрессивных жидких средах, стойкостью к высокотемпературному окислению и термическим ударам, а также легко подвергаются механической обработке, имеют высокуютемпературу плавления и являются достаточно стабильными при температурах до 1000 °C и выше. Из-за своих уникальных свойств материалы на основе MAX-фазперспективны для применения в деталях, работающих в экстремальныхусловиях эксплуатации, например электрических контактах, подшипниках, нагревательных элементах, теплообменниках, пресс-оснастке, в качестве высокотемпературной керамики, защитныхпокрытий. Список использованной литературы1. Медведева Н. И., Еняшин.
А.Н., Ивановский А. Л. Моделирование электронного строения, химической связии свойств тройного силикокарбидаTi3SiC2 // Журнал структурнойхимии. — 2011. — Т. 52,№ 4. — С. 806−822.
2. Barsoum M. The Mn+1AXn phases: a new class of solids // Prog.SolidSt.Chem. — 2000. — № 28. — P. 201−281.
3. СметкинA.A., КаченюкM.H. Механосинтези характеристикипорошковых композиций Ti-Siи Ti-SiC-C // Керамика и композиционные материалы: тез.
докл. V Всерос. конф. — Сыктывкар, 2004. — С. 115.
4. ПолучениеTi3SiС2 / П. В. Истомин, А. В. Надуткин, Ю. И. Рябков, Б. А. Голдин // Неорганические материалы. — 2006. — Т. 42, № 3. — С. 292−297.
5. Определение оптимальных условий синтеза в тройной системеTi-Al-N для получения продуктов, содержащих наибольшее количество MAX-фаз / С. И. Колесников [и др.] // Башкир.
хим. журнал. -2012. — Т. 19, № 4. — С. 162−165.
