Eng
Ukr
Rus
Триває друк
2019 №05 (02) DOI of Article
10.15407/as2019.05.03
2019 №05 (04)

Автоматичне зварювання 2019 #05
«Автоматичне зварювання», № 5, 2019, с.25-35

Структура та фазовий склад плазмових покриттів ZrB2–SiC–АlN на поверхні композиційного матеріалу C/C-SiC

Ю.С. Борисов1, А.Л. Борисова1, А.П. Грищенко1, Н.В. Вігілянська1, М.В. Коломицев1, М.А. Васильківська2
1ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.u
2ІПМ ім. І.М. Францевича НАН України. 03142, м. Київ, вул. Кржижановського, 3

Досліджено процес формування на поверхні композиційного матеріалу C/C-SiC захисного плазмового покриття ZrB2–SiC–АlN. Нанесення покриття було проведено з використанням дозвукового Ar/N2-плазмового струменя і надзвукового струменя повітряно-газового плазмотрона. Встановлено роль міжфазних явищ, що протікають в процесі плазмового напилення в об’ємі частинок композиційного порошку ZrB2–SiC–АlN, в формуванні шару покриття. Показано, що склад і швидкість напиляючого плазмового струменя впливають на структуру і фазовий склад ZrB2–SiC–АlN-покриття, що утворюється. Проведено випробування стійкості отриманих покриттів до термоциклічного нагрівання струменем полум’я кисень-пропан-бутанового пальника. Покриття товщиною 400 мкм показало збереження захисних властивостей після 15 термоциклів. Вивчено вплив термоциклічного нагріву на формування за результатом процесу окислення в захисному покритті трьохзонної структури, будова і фазовий склад якої були досліджені методами РСФА і РСМА. Встановлено, що поверхневий шар покриття після термоциклічного нагріву складається з матриці на основі Аl2SiО5 з субмікронними включеннями ZrО2. Бібліогр. 25, табл. 3, рис. 9.
Ключові слова: плазмове напилення, захисне покриття, композиційний матеріал, ультрависокотемпературна кераміка, мікроструктура, фазовий склад, міжфазна взаємодія, оксидні мікровключення

Надійшла до редакції 13.02.2019
Підписано до друку 04.04.2019

Список літератури

1. Сорокин О.Ю., Гращенков Д.В., Солнцев С.Ст., Евдокимов С.А. (2014) Керамические композиционные материалы с высокой окислительной стойкостью для перспективных летательных аппаратов (обзор). Труды ВИАМ, 06-08.
2. Roger R. (2005) Naslain, Fiber-reinforced ceramic matrix composites: state of the art, challenge and perspective. Composites, 5, 1, 3–19.
3. Krenkel W., Berndt F. (2005) C/C-SiC composites for space applications and advanced friction systems. Mat. Sc. and Engng. A, 412, 177–181.
4. Heidenreich B. (2007) Carbon fibre reinforced SiC materials based on melt infiltration. Proc. of 6th Int. Conf. on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC 6).
5. Kumar S., Chandra R., Kumar A. et al. (2015) C/SiC composites for propulsion application. Composites and nanostructures, 7, 4, 225–230.
6. Ткаченко Л.А., Шувалов А.Ю., Берлин А.А. (2012) Защитные жаропрочные покрытия углеродных материалов. Неорганические материалы, 48, 3, 261–271.
7. Лебедева Ю.Е., Попович Н.В., Орлова Л.А. (2013) Защитные высокотемпературные покрытия для композиционных материалов на основе SiC. Труды ВИАМ, 12, 1–7.
8. Xiang Yang, Chen Zhao-hui, Cao Feng (2014) High-temperature protective coatings for C/SiC composites. J. of Asian Ceramic Societies, 2, 4, 305–309.
9. Sufang Tang, Jingyi Deng, Shijun Wang et al. (2007) Ablation behaviours of ultra-high temperature ceramic composites. Mat. Sc. and Engng. A, 465, 1–7.
10. Marschall J., Pejakovic D.A., Fahrenholtz W.G. et al. (2009) Oxidation of ZrB2–SiC Ultrahigh – Temperature Ceramic Composites in Dissociated Air. J. of Thermophysics and Heat Transfer, 23, 2, 267–278.
11. Valente T., Bartuli C., Visconti G., Tului M. Plasma sprayed Ultra High Temperature Ceramics for Thermal Protection Systems, Proc. ITSC`2000, 837–841.
12. Bartuli C., Valente T., Tului M. (2001) High temperature behavior of plasma sprayed ZrB2-SiC composite coatings. Thermal Spray 2001: New Surfaces for a New Millenium. Ohio, USA, pp. 259–262.
13. Bartuli C., Valente T., Tului M. (2002) Plasma sprayed deposition and high temperature characterization of ZrB2-SiC protective coatings. Surfaces and Coating Technology, 155, 260–273.
14. Tului M., Ruffini F., Arezzo F. et al. (2002) Some properties of atmospheric air and inert gas high-pressure plasma sprayed ZrB2 coatings. Ibid, 151-152, 483–489.
15. Tului M., Marino G., Valente T. (2006) Plasma spray deposition of ultra high temperature ceramics. Ibid, 201, 2103–2108.
16. Tului M., Lionetti S., Pulci G. et al. (2008) Effects of heat treatments on oxidation resistance and mechanical properties of ultra high temperature ceramic coatings. Ibid, 202, 4394–4398.
17. Tului M., Lionetti S., Pulci G. et al. (2010) Zirconium diboride based coatings for thermal protection of re-entry vehicles: Effect of MoSi2 addition. Ibid, 205, 1065–1069.
18. Zou B., Khan Z.S., Fan X. et al. (2013) A new double layer oxidation resistant coating based on Er2SiO8/LaMgAl11O19 deposited on C/SiC Composites by atmospheric plasma spraying. Ibid, 219, 101–108.
19. Zou B., Khan Z.S., Gu L., Fan X. et al. (2012) Microstructure, oxidation protection and failure mechanism of Yb2SiO5/LaMgAl11O19 coating deposited on C/SiC composites by atmospheric plasma spraying. Corrosion Science, 62, 192–200.
20. Григорьев О.Н., Панасьок А.Д., Подчерняева И.А. и др. (2018) Механизм высокотемпературного окисления композиционной керамики на основе ZrВ2 системы ZrВ2–SiC–AlN. Порошковая металлургия, 1/2, 93–98.
21. Борисов Ю.С., Кривцун И.В., Эритт У. (2000) Компьютерное моделирование процесса плазменного напыления. Автоматическая сварка, 12, 42–51.
22. Петров С.В., Карп И.Н. (1993) Плазменное газовоздушное напыление. Киев, Наукова думка.
23. Орданьян С.С., Дмитриев А.И., Морошкина Е.С. (1987) Взаимодействие SiC с ZrВ2. Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1752–1754.
24. Кривошеин Д.А., Маурах М.А., Дергунова В.С. и др. (1980) Механизм формирования стеклообразных пленок на поверхности материала системы ZrВ2–ZrС–SiC–С при его окислении. Порошковая металлургия, 8, 58–62.
25. Торопов Н.И., Барзаковский В.П., Лапин В.В. и др. (1972) Диаграммы состояния силикатных систем (справочник). Вып. 3. Ленинград, Наука, сс. 290–293.
>