Выращивание эвтектических композитов Al2O3-ZrO2(Y2O3) способом Степанова тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

институт физики твердого тела

На правах рукописи

П О ОД

о ^ -СТАРОСТИН Михаил Юрьевич у», м. _

' ~ УДК 548.55

ВЫРАЩИВАНИЕ ЭВТЕКТИЧЕСКИХ КОМПОЗИТОВ А120з—2г02(Уг03) СПОСОБОМ СТЕПАНОВА

Специальность 01.04.07 — физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Черноголовка 1995

Работа выполнена в Институте физики твердого тела РАН.

Н а у ч ны й р у ковод и тел ь: доктор технических наук В. А. Бородин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Г. А. Емельченко, кандидат технических паук М. И. Тимошечкнн

Ведущая организация: Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАМ

Защита состоится . 199 5 г. в ^'*" > час

на заседании специализированного совета Д 003.12.02 при Инстп туте физики твердого тела РАН по адресу: 142432, Московска? область, и. Черноголовка, ИФТТ РАН.

С диссертацией .можно ознакомиться в библиотеке Институте физики твердого тела РАН.

Автореферат разослан « » .. 199 ^года.

Ученый секретарь

специализированного совета доктор технических наук М. И. Карпо)

© Институт физики твердого тела РАМ

Актуальность проблемы

Б поелеюте десятилетия технический прогресс в некоторых важных отрвсумх промышленности ( таких как, например, иииаиионнзд техника или атомная энергетика) do многом опрудоляется свойствами. п{нвюияемых • îo^ctpyKifflokHf« материалов.' ' Эадеча сопрсмеакого ' мэтеркалоьодзпия заключается в создании пршишпиашга попых. материалов или о применении новых технологически* процессов

*ç v«n tnpop«j*iffw*y КЯ"ССУ " иатотпттот» virer плчяотгос

материалов с болео высокими характеристиками или еншшния себестоимости готовых изделий.

Если еще примерно лет тридцать наезд конструкиионннми материалами, работающими в агрессивных средах при высоких температурах и в условиях больших механических нагрузок, бшш а основном сплавы на основе металлов, то свйчлв, с умлнчониим цишшова температур и нагрузок, их возможности пршстичоски «счерпаны. В настояаее время нвчболоо перспек-сипнни! ¡сокструкшкягними Mai ериилэми, олдчяэодими нисокш уронием леханических свойств, являются керамики, особенно керамические <омпсзитн.

Еольауа часть исскустпетш керамических композитов получают тз смеси молколислорашх порошког- разного состг-гп (или, чю лает зучщкз результаты, путЗм йрчнроьняия норсчаков иолжняки, упоми и г.л.). Главном их недостатком является рнсокая энергия нокфвзных -paimn т> млтеряо.гв, что приводит к jîerprj.fTf?TtiîH структуру it

гхушзеш'.ю механических свойств пол действием нагрузки И'нЛИ ♦ *

гемпаратурк.. Лучшие перспективы в атом отношении имеют естественные иа-в^и) композиты, получаемые в процессе затьэрдеванич жидкости (например, при кристаллизации евтектик) или в процессе твердофазных реакций < эвтектошошй распад».

. Работы по получению армированных анизотропных материадоЕ путем направленной кристаллизации керамических эвтектик были начаты в конце 60-х годов. Это.было связано с поиском новых, I Парад» очередь жаропрочных, материалов. Исследования проводили« з основном в США, а начиная с 80-х годов - также во Франции * Япошш. Несмотря ка то, что полученные образцы продемонстрировал! хорошие мзхенические свойства при высоких' температурах, работ» практически не вышли за рамки поисковых. Главной причиной этог< "слодуех. признать невозможность получения применявшимися методам! кристаллизации готовых изделий нужной формы. Обработка же слитко! из керамических композитов является трудоемким и дорогостоящи! процессом. •

, ' ■ Рошёнйем этой проблемы являотся, в частности, получение знтектитких композитов типе керамика-керамика кристаллизации «у способу Степанова, главным проимущостсом которого являете • возмячость получать образин в форме как простых, так и довольн сложных проблей. Применение тикого подхода обеспечивав сочетание достоинств композитов, полученных путем направленно К[г>(стэ«илнции Кир&цичесКих эвтекгпк, с особенностями метода мътщтго получать из расплава практически готомао изделия.

Поэтому иэучониа свяай Можду условиями кристаллизация л

г

г

способу Степанова, структурой и мвханччосг.шг сгюягтеьми эвтектических «композитов позполтт устогтовять ~ сггпгмг-ьтътасг характеристики процесса, заложив шч самде основ» ископ технологии производства кзропрочши материалов. Получетт*. результаты могут гають практическое .применение в сшзм олккзйа^-м . Оудушем.

пнппти - - — -- - 1

Целью настоядой работц яеляотся разработка тоыгслопт получения эвтектических композитов а12о3-2го21 х2э3> кристаллизацией по способу Степанова и исследоп&ино влияния условий кристаллизации на структуру я мехоничёские свойств эбразцов.

Научная новизна работы

Впервые разработана лабораторная, технология Енртаиванця по гпоесюу Степанова профилирэвашшх зат-к.тнческих т.омг игоэ-ггоа«Уао,>.

Исследован фззовий состой вираионннх образцов .чьтокткчоского «мясоита. Устсноалено наличие зевотного егг^сдойстсиа .зепсг.тнкк

Исслоловшш макроструктуре хммпоритоз и ей связь с условиями сристпллизашт. Определока зависимость поперечного ' размббэ :ологоШ от скорости выраоиваипл.

Обнаружено возникновение огранэшшх участкоЕ ' фронта

кристаллизации и формирование на них тонкой эвтектической регулярной структуры.

Исследованы текстуры Фаз композита. Показано определяюсь йляянив условии кристаядюации на кристаллографическую орнонтоиш фаз,. Выявлена олизкая по рвоому характеру к монокристально^ ориентация матрицы а12о3 и два устойчивых типа ориентации фаэ| 2го2(У2о3> 4 Обнаруженная симметрия 6 порядка в токстуро 2г°г! ¥2°з' Ра(-®Фяет прздстивление о роли ведущей фазы в процесса эвтектической кристаллизации. Определены ориентационны) соотнодания фаз композита.

Изучено Влияние вынузденной конвекции. расплава перед фронта Кристаллизации, создаваемой вращением кристалла в процесс крнствллиэоний по способу Степанова, нв структуру композита установлено вырождение колонийной структуры при больших скоростп вращения. Показано возможность получения эвтектических комлозиго кристаллизацией методом локального формообразования. Установлен возможность управления расположошюм волокон армирушой Фазы композите путем избиения условий кристаллизации.

Измерена, прочность кошоэита на из губ при компотной 1&мпераТур€« и установлено влияние условий кристаллизации на величину предела Прочности. Получены Данные по микротвердости и грешп^тойкости композита.

Мзмерэна ■ зависимость прочности композита .от температуры (вплоть До температуры 1650°С» а прс-.лчн анализ поверхностей разрушения образцов при разных температурах, показавший хорошук

связь мзяау «©ханизмой разррядаш и ваяачшюа продола прочносй* йр?г "Р^згГыГПЕ 'тгяпвратурах. :

¡^ютэтссхде зяэгажос» работа . ;■*

Создана тешвдаа.. зона а рэзреЬотеьа лйоордтощоя технология' Еягрп2ява»йя про№проаанщх обрсзиоз эвтектических композитов. и3о3-2го2гт2о3э, яряышшо fгкю• яяя "я»,' •

Лрэлскгахтулисвеяз п-огмотссть . пспоа.зсшйя ЬпогоОа ЗтеттаяоБО с "аапяяляраса позапуой (ЕгаГ н его. модфиаилП для знрзвшвапаз ^истмс® сксшшш: эвтзктж. Т8105М: й^гей, яожао; юздавать юявггрлшаогояге злемзнтн . весьма .ааяаах ^фо^^ здог ' штрузшкгелЬЕо яря «виьзовйад других .технологий.') . ;

жнЕнниё уапгжгй зфйстшишегш на макроструктуру ¡втэктпкп откравгот перспектива & создании ксгяюзитбв с требуемым гшюм структура, а ашдовзг&льно, и. 1гэобхо;шжуз1 механнчоскчмн :воЯства»я.

Показано, что пряяевешкэ рснтгвионского ¿аь^акийоюгоЬо талаза (метол каплям! я построение полюсных флгур позволяет [ояунсть х^гглоэ лшшв о тскстурэх кглсталлогрй^^чоекбЯ

ртеят51П5? т. еггплгппоскуис когятозятах.

Дпише по !г>ха!п:чесш:м свойствам затектниесюго зссипозиха 12оэ-2го2( т2о3» tвгя до 500 КПЗ. н1000=1700--1800 кг/ММ2;' «1с До ,8 Ша«мт'2) позволяет определять область его пргаювения в ачестпо конструкционного, в первую очередь гэропрбчноГО, •

материала ляд расюти в агрессивных средах при температурах до 1650°с < при которых <ги композита достигает 300 МПак

АпроОацк* работы

Результаты работы докладывались на VI Всесоюзном совещании по ьысокотэадербтурноЯ химии силикатов и оксидов (Ленинград, Г 993>, на Всосошннх совещаниях по получению профилированных кркстоллой й изделий способом Степанова и их применении в народном хозяйстве (Ленинград, 1986 и 1993 г.), на и Международном езмюзпумв по росту профилированных кристаллов (Буденеат. 1969), на меадународной конференции по росту : кристаллов (Сенлвй, Япония, 1989), на VIи всесоюзной конференции но росту кристаллов (Харьков, 1992), на международной конференции по математическим Методам текстурного анализа (Дубна, Россия, 21

24 М^рта 1Э95 г.). »

Публикации

Основное содержание работы отражено в 16 публикациях, список которых приведен п конце автореферата.

ббьен м структура диссертаций .

Диссвртация состоит из введения, шести глав и выводов; содорзит 130 страниц основного текста, включая за рисунков и & . таблиц. Список лимратури вклпчает 87 названий.

Основное содержание работы

Во пвелевш обосновывается актуальность выбрвнной тематики.

— ■ t

формулируются цоли и основные задачи, которые реиались пру. . заполнения диссертации, излагаются положения, выносимые на »ащиту.

ГТСрППП^^ГЛиГ-Н CGZOJaüCÍIT 1 г 1V). 'О уч »¡О

жаропрочным кврзмшшм, особенностям эвтектлчеегссЛ'крксталлшацш i влиянию кенвекпии расплава порол фронтом крйоталлкозшт на :труктуру ззтектик, по системе АХ2о3-гго21У2»3ь а та:аке по дазнокностям применения способа Степанова для получения, профилей га высскотвердых материалов (на примере сапфира)-. : .

Проблема создания конструкционных матерголов для ррботн в жислителыш средах при высоких «порядка 1500°J температурах до :их пор не решена. Сиеченныа керамики соявржот знсокоэнергетические межфбзные границы, что приводит ч деградации материала при высоких температурах пол воз/лЯс гнием нагрузки и в результате газовой коррозии. Монокристаллы •( в нерву» очередь »tuteos) хорошо противостоят коррозии, КО дохе ' при - небольших югрузхах у них проявляется заметная пол?учг-сть. поскольку в юласти высоких температур энергия активаций движения дислокаций jeвелика, а материал не содержит стопоров, препятствующих этому тияЬпию. Часпгяго проблему высокотемпературной прочности решает трием армирования спеченных керамик монокристаллическими. ycei.ni

«С1, во щоОюшл»оррози ®» тфавш грввщак

остается, КромеV того, этот пул додает ыетвриэда »сим. до|»гсютоящими. - / . ■

Каправлбивая крксгаддкзаши звгектнк позааеяат получать в^сокоаяизотрорнвв материалы с утюрадочениж рагаредалашв« фазг грпШ1Шмезщ^ анергией» что додает

Мйткросгруктурзт такого южюзатс стаЯмыюа юьють до тоювратур,, :блиакихк оюа^вщк»

Звтектачзские композт1» »а^-зиго^*^) ошет шадчешг тфиет8люзвщй1 по методу ^рквиша (в сш. Чахрадьекот ши Фра1шии» п матояом пяаБРЯК1 аша «в Я&сввш* Нксиотра на обнаруженную реяошшув Яхя огсюшцх материалов щквдэсхь « 525 Шв йрй 157Т5^С», этн раооты ло насташ го здетш щшхятаа* т выдлй за рамки поисковых. Пргазэв этого сдвдует призвать невозможность волучеккя првмоштвштнсл мзтадаж кристаллизаци образцов, Лз фсрмо бдазиа к готова» лм йикмьаовэняя: деталям,, поскЬлъку механнчбекая оСрв5отка материала затруднена из-за .его высокой твердости.

Применение способа Степанова позволяет за счет нспольаования Формооораэовате«! получать оСрасш в виде изделий довольнс сложной формы 1б том число и с переменной по длина фор»«аа пона|»чногр сечения), что наглядно -покачано, ьмрабцшаннем адрокогс ассортименте Пр«гш»роншпаи «дюстэллин сапфира« Использование атого - методе для получения мтлпичискиЯ к<члпозито! а12о3-2го2(1г2о,) япа'ются ъъсьмо перспжтишшл* Вместе с то*

способ Степанова ш>от ряд особенностей, которые могут проявиться в микроструктуре эвтектики и требуют тщательного кзучэни?. В то же »ремя способ Степанова открнвает новые возмозностй в

*

модификации эвтектической микроструктуры (особенно в варианте, локального формообразовании 1.

Глаза зсверазется Формулировкой задачи диссертации. . . .

йтррвя Г."Я!?а • тотеязшз ВОЯрОСаГЛ ТвШМ-ОхО 'Л

адаптации имэщегося промшленного сборудо?оюм для. выращивания профилированных звтектик. Рассмотрен« вопроси подт-отокки исходного расплава и особокности процесса кристаллизации' эвтектики А1ао3-2го2(¥2о3ь Эвтектические композиты БЕУращкЕэлись с использованием двух принципиально отличшяв тхся способов нагрева: индукционного (током с частотой 6 кГц; и рв?истненого. Установлено взаимодействие углерода из деталей тепловой з.лм с эвтектическим распласом через газовую йазу. Причиной взаимодействия является большая в сравнении с лейкосапф^юм склонность двуокиси циркония к образовании океккорошгуя и • ячеистьй фронт кристаллизации эвтектики. Наиболее вероятное распределение углерода - в вяяо прослоек грэфита' по моафэзннм . границам, йяителышй отжиг г. ккслоролосозеря^ой ерг-яе при температурах порядка ХЗОО°С и шее приводит к удалению'углерода из эвтектического композита.

3___третьей____главе рассматривается фэзовнй сосуь И

микроструктура композита, 0 также влияние условий кристаллизации н».' микроструктуру. Композит состоит в основном из ■ двух фаз . «-окиси япа.шин н двуокиси циркония в кубической шдагякашш. Гиикчнзд микрос грунтура эвтектического композита кХго3~гго2^2о3) в уетаиовиваякгя ре«шме кристаллианции показана на рис.1. Фаза

фаза

Рис.! ..Микроструктура эвтектического композита.- продольное и пот.^р&чноо сечениэ.

г£0?(У203) представлена двумя типами структурных составляющих: тонкими (порядка нескольких . микрош волокнами, соорагшкми I колонии, ' и близкими по формо к изометричиш более грубил

ь »

<размером 5-20 мкм) кристаллитакк в пространстве меиду колониями. 4;>дщ ги<» двух типов структурных составляющих фай и гго2(У2о3 позволяет предположить, ' что кристаллизация эзтектик;

а*ло3-2го,(*2о3) происходит в две стнлии: нррзмии колонии. я затем )фо:»гхо;т~ криотйлизтпи Мт'.«<.'Ч.-»р»,}и>чч-пространств с образованном частиц болов грубой !■ >кл^:">

этого зоклгче/.ия свидетельствует <>ол:1р;/г;енноо ря-ли'тор ^о^рт-у^ оксида иттрия в фазе ги>а(»2о ) о холошял и 1- •»очмЧо^люРпгг пространстве.

Рис. 2 регулярная зэтектическоя структура: продольное и поперечное сечение -

В ЗАВИСИМОСТИ от скорости КОИПТЯ й яйяш :гго • рвч»!»»-. «одод«» изм"чяет'\" яо о'ж.ону. и нранориг.ояольг'о V"11, ;\Г! гг-О.С'-. При скоростях порл£кг 50 мг.т/Чис и вные обнаружено поярл^шо сгрвнки колония, еналогичное огранке фронта кристалгшлицни сапфире гронйки ромбозлро. Поскольку оксид агаоктеия ь этой эвтег.тико «рляется ьепукоП йшсй. то его аиюыюсгь к сграиошао 11р;шодит к рое/у

.колоний в виде полиэдров, ребра граней нарастания которых в шгзрв'вссм сечении чаао всего образуют трехлучевую звезду. На этих Гуьтг реализуются условия плоского фронта 1фисталдизашш, что Щ'.к^а.'т г. появлению' а таких колониях регулярной эвтектически структуры <рис.2».

3&ШИ25кШВ§ посвяаена изучению текстуры автектяческогс композита. Применений мзтода построения полюсных фигур (ПФ) пс данным днфрактомотрин, полученным методом наклона, позами® получить наиболее полную информацию о кристеллограйическо! ориентации фззовых составляющих эвтектики. Установлено, чк ориентация хх2оэ с направлением [0001} вдоль оси роста явлЯота устойчивой и не зависит от ориентация затравочного кристалла. Обнаружено проязлонио сшютрии 6 порядке в текстуре кубического диоксида циркония. Причиной появления такой текстуры являете; влияние гексагонального оксида алюминия, выступающего в качеств! ведущей фазы при кристаллизации данной эвтектики.

Для фазы 2с02(*3оэ) выявлено наличие двух типов пре;щтсттщюй ориентации- направления <123> по оси роста йвтоктики, которому соответствуют острые пики*на Ш>, аналогичные но характеру шисам для монокристаллов, к направление <110>, 1гредставленноо на ПФ размытыми пикши. Логично предположить, что нрличие двух устойчивых типов ориентации фазы гго2(У2о3) отражает днч тиля че рострукгурн; при эхом ориентация <1ЕЗ> относится и №сокоящгзотротед та'ШШ о колониях, а ориентация <Н0> - к

кристаллитам грубой фазы.

Установлены оркентоционше ссотиоаония могду фзэаьл эвтектики, а также проводе» сравнительный анализ с ориентация^? фаз в эвтектичэских композитах лх2оэ-2гог<У2й3), полученных друптми методами. кристаллизация. Способ Степанова пос-волянт получать эвтектики с более совершенно»* текстурой фаз, что мокло объяснить стабилизацией макроскопической формы фронте

П I ГТ- '- -т *«лл«йииоол>плг1 МАгтЫ.

В,.пятой, г-тэв9 рассматривается влияние вилужлешюй конезкщы расплава перед фронтом кристаллизации на микроструктуру эвтектики А12оа-2го2(*2о3). Установлено, что в случае значительного перемешивания расплава путем вращения кристалла в процессе кркстзллязвшш по способу Степанов« происходит вирожяоиио колоний я структура звгекглки становится соло»? однородно«.

В этой глава рассмотрен процесс кристаллнзашш затоктики а12о3-2го2(у2о3) из элемента сормн I метолом локального Формообразования). Показано, что как и при внрашиванки сепфпра, этот метол позеодяот получить изл^лия в Форме тол • ервшенчч, в такя& создавать внутренние и нарунич» резьбовые поверхности.

£СЙКЯ ЬсКчММ КрИСГ«ЛАИЗПШН I! КОМОТИПфУЯ могол локального фОрМООЙрЧЗОКЗНИЯ И ОбМ'ШуЮ КрМСТгШШаЦРГ по ГТЙ1К1НСБУ с врязаниём затравки, шхно управлять раслредолетгем арадфущнх волокон. . Таким лутел» мижно получать композиты со елояшм нрчирон.ишем. при котором з центральной части волечна

располагайся параллельно направленно витягмвззш'-я, а «орпферийной части» служащий как бы оболочкой'' централь»«' силукна у.тоже;ш по ыштобой линии.

? JfâSïOît. главе рассматриваются механические cmActí оптических композитов Ai2f)3rZrc2{*zo3>. Установлено, что, зависимости от скорости кристаллизации прочность композите изменяется немонотонно, и предел прочности нэ пзпкз met максимум. ¿00-500. МНе в интервале v==a0-40 мм/час. При комкета температуре прочность композита . ниже, чем у сепфира ччт< по-пидндаму, ооуслсвлзно присутствием грубой фазы с стиосителы елзоши грет-цпмч в пространстве между колониями), но разбр( прочности знччиняшио меньше. Наличие сл.абнх трэинц, вероятк; ИВЛЯ01СЗ также ''Причиной меньввго значения ■мгасротвердос эвтектического 'композита н=1703-1ВШ кг/мм2 в сравнении, мпкротвердостыс анадагичних образцов сзпфчра < н=2200 m-/m2), •

Однако применение сапфира зачестую невозможно из-за е; шл<зй трещшюртрйкоеги («>г-3,о . В то же upei

еЕгскгичоскйй композит "М2о3-ггог<у2о3) обладает значктель лучш-эй трр.аиностойкасть» чKjc ho 6,?. . Этот факт мо:

обьяснить наличием в материале! большого кслпчоствп грашш рэзяе ■ на которых разяньаюлвягя трозиша теряет свою энергию, В з случйо суимсгеовпмю некоторого количества "слабых" грв является полез.п-'М.

5 4

Слодуот заметить, что на примере тре'шшостойчостк удпчно проявляется преимущество ко*.:нозиш'онннх мпториьлчг. Из' гау» компонентов, у которых трешипоотопкость является медостзч очной для хорошего кострукчиоккого материала (у «.«онокриснллоп кубической двуокиси циркония К]-с--1.3 МПа*м1/'!>, пухом подбора гоотьетствудаай технологии удаатся получить новип материал, троичное топкость которого превосходит свойства каждого из исходных комнон8итов.

композит Ai2o3-zro2('/2ü3) вряд ли кайцет укрокоо пргмешзто лс-за сильной конкуренции со стороны Соло о дедовой карлики, прочность и трощшостойкость которой достаточно иелпки. Исклгяеттем могут являться области, где предъявляются высокие требования к вакууму или необходима исключительная химическая стойкость.

Наиболее же нолю свойства эцгокпмеемго ком к"-?пт л12о3-з:го2(ч2о3) реализуются при высоких температурах. Зависимость процедз прочности на изгиб от температуря носиг нсмокотош'ьШ характер. По характеру разрушения з г^-иерзтурним диапазоне мочено выделить три области, Парвая обдаси» соответствует работ- маг'рпала как композита пшч хру.шое рогокко хрупкая матрлцп с нозятятспмвм разрушением кдоюмктз» (p'.ic.Si. Бо нтор.'» '.f..s;.crn композит разрушается trwy пи t;/, ¡'o гаклсе и как хруп.«,» wjckíío - хрупкая матрица с с снмусткнч разрушением фазовых составлявших (рис.4). И наконец, в третьей !!г"Г>ол<?е высокотрг.1т,.-.ря7угпгой области композит разрушается по тип/ хрупкое волокно - и-.яеппная чатрапа с шпзьксю-г-м рззруаетк".'

Рис, з Поверхность разрушения эвтектики при 20°С.

<*V 'Г- Г

!fï > у Ъ = -, ^ V'^':,-vi- . 'ЛЧ

t'f rí . /'Л*.'

î/; -Ч' m .

1 ,< *

1-\. .„ . ' ií' ' 2" •И ■

? A " - ■-»* ■ ; : , " i 'S .

'»О;

• -o. , = • - #" " ^

1 - '.vv/U-^

}• Г* Í .

i ;í . г. '-"*- ' f ¿i >4 -•-•_ .' .Г,.' S .. f

i?;' • \ f.

.-iij-i

.. • -, ' '■-«• . y si ■■- u" > * ;

V. • ■ • ^ • :•• . < <rb

r' • -O. . - ;-.■:-< . ' «••

r . : ■ /л ..te ■

. : •• U-u-íi* ...л-..-, л1 ._

- .V. :'■'"') 10 д:

-—' ¿te■ ».'«жгишазЕГ»т*Muik>4«^-^^¿»aüü

¡Ь^-рхногть рчзрушония эвтектики при ПОО°С.

йнг. ^ îTônepxjiocra раррудигаагэптркотш; !гги: lf¡50°é:

полокна it матршк t рис:Б):. ГКгатому гтри; T=IG5ücC кротость эвтокдаштогс» KotmoóHTa¡Ai^o^-Xfo^(í¿o^) лоститт.дв 300

РНВ-ТЧЛ

I Hnvpr.H»! р-срм^тпнгг лтЧ'рми'ркзв тоги'\юття п^яутошш образов. (трстшгрмм'ткр -»»ГОКШТРСКП* комгтозйчоьчм^-гео^г^} > способен; Сгеатк-иг»;. Полгте-юггобр^ушс; r< tltopne ст'.-рапюп: ;!.• труеск Ли;кл!Т[юч до >м.< " amitnft. гк;а:с> >г:.

2.._УитйНо1ихпх..- ico iuí»m.¡i aí^-ZTOj, .жиштчског-о и;ят»чн с M]>n:v: -nwrr i,-í .......« itpouemoj' n ks-imcii»

стеоилйэируиаэй добавки -птичкой является структура, состоящая из матрицы и& основе окиси алшэдя и армирующей фазы двуокиси циркония в виде двух видов составлявших:" вытянутых мелкодисперсных волокон, собранных в колонии, и близких по Форме к изометричнш частиц грубой фазц, располагающихся между колониями.

3.' Ощюделеиа зависимость поперечного размера колоний от скорости кристэллизашш в виде 3 пропорционально где п=0,5.

. 4 Обнаружено явление огранки Фронте кристаллизации части колоний, что вызывает появление регулярной структуры из тонких «порядка I мил) стерхагей -аг02(у2оэ» в ах2о3-матрице.

Исследована с помощью рэитгеноструктуриого анализа (мото; наклона) текстура кристаллографической ориентации фаз, сосхавлкиких композит. Обнаружено, что л12о3-матрииа близка > Монокристадыгой к ориентирована направлением i000li.no оси роста. Ориентация загравочного кристалла не оказывает влияния ш ориектащш матриш.

6, Установлено, что феза геог имеет два устойчивых тот ориентации основной - <123>, которому соответствуют острые ним на полюсных Фигурах, и дополнительный - <110> с пиками аюлогкчили пикам для текстурированного поликристалла. В текстур основной ориентвшт присутствует симметрия в порядка, котора Никак не связана « собственной симметрией кубической фазы двуокис: циркония, а возникает в процессе кристаллизации зтой фазн составе эвтектики под влиянием ведущей фазн л12о3. Выявлено, чт условия кристаллизации оказывают значительное влияние на текстур

фаза двуокиси циркония в композите.

7. .Метолом локального формообразования получен!! образин эвтектического композита А12о3-2го2с/2о3) £ фирме труО и ствр>тнеЯ, в том числе и с винтоьым профилем ОоковоП поверхности. Покаээно. что этот метол б применении к эвтектическим композитам обладает дополнительной возможностью гибкого управления расположила м волокон армирующей фазы в композите. СОнарузено, что при болыг/х

1 оршш^НгЫ 0(-11 угШ1\п пмиО-чСлпНИ» Ч» 11Н }И

структури б эвтектическом композита.

8. Установлено, что эвтектический композит ах2о3-2го2(*2о3) имоот максимальную прочность (<ги до 500 МПа», если скорость кристаллизации находится в интервале 20-40 мм/час. Микрогвердость композита составляет н1000=17СЮ-ШОО кг/мм2, а треашносгойкосгь достигает кс=6.8 МПя*»1'2, что существенно превышает трсшшостойкость профилированного лоЯкосафкра (ксг3.0 Ша*м1/г).

9. Установлено, что в зависимости от температуры прочность эвтектического композиту А12о3-гго2(*2о3) изменяется немонотонно. При высоких темчературвх наблнлается зомоткая пластичность матричной фази, что положительно сказывается на прочности материала. Величина предала прочности на изгио достигает 300 МПя при температуре 1г,:,и°г,.

10. {{олучешши данные позволяет рассматривать профилированные эвтектические композит» *1аоэ-2го2(?2о3) в качестве перспективного жаропрочного материала, спосолтгсго работать с ягрессштх средех до томлертурн [№Г|0с.

аддоякашп.- oCffiHDBKfw ¡тадчрвааие ¿змссздешшш щреасхнвлено г fpaiOTäX • е ■ ■ ;

II. Яэрродин ÍB/л«, .ЗШ.,, Жравашнй дия.„ ¡Сергеев 1ВЛЦ

сотаростан (Ох§ри$яшо . Яйяройство да» • ¡грушовок

ианрааийапия пэрфшфованшд ¡щакгглшш. ангарское фвзяЮвзьсэк! <£Ш?, <*♦ аП59Э8А?гаОШ15/ЗЙ СОГЗЛВЛШЗГ- _ ; ' ' " «2. WjAJBctottin» /АхшветИкя*, зигУи;atarnatln, лг ■H.-Bt.BrtupnTo, W»'Artatj trfrrtkn, TE¿K¿7ñlowfc» gte gspg»^ ' ttffi : srtmpèâ «utecttic occvpeeita«." -»* <4th JKlOTgajüan íTmtt. conccryetukl ccrtm£h and .aet IlîaU^rnatiioriàl í^yupQSilua con fRhnpad XryittaJ. (Growth. 22-425 aida u»aq, [яаавМ;, ,|UL*», •.

ГЗ. Vtf;AlBo«*ÍÍT)/ ;Aa33Re*riikav¡ m^attarcB£Jtr\, -TRJJÜSfcaräijpölei, W^AStttfeúaShMikQ, ; 1ЬЛД2ида>ув)ш**, ^TiH.Víaiowataa. (GzawCb . ¡oí Ш^О^-ЯЙо^-,' tl^y ) омамяШя icagpoaifaa ^y TEfcepannv itechnigua.

CCttMKtU«№aáM«i). V»Ä2 (ДОЯ})»/ : ,

¿4. ¡Всролан ЕВ «A s. (Старости ШДЦ, тНяовац 7Ш. И№фосгруктур0 а (механические (.свойства аавтвктиншада нкошозишШ nX^y^ixsx^ix^Q^ л толучевннх отасабш (Оюпанор®, У,Извв.сят /АН. гсарпя дазюескад, т5Ш2.!ЗР]Г0, сс:2шззгозг?..

tí. [&?ратя Ш.'А,, штароспш !М:о.„ .Шяовеи itiü. ¡Цюфцетрукгурв л кшхшкчесхио ^свойства '.эвтектических уткошозишП толученйнх (шосоосм :Степанова, -ллрвиршг. ^Институт фанки явардогс тгаад.^Яэршсоловка, îlSeûiu,й2с,-'

<£>? ЕБораДйн й&;л«, Штарсетан ШЛ)*, тЗагщрченко -BJU, ¡Яловоц ШН. Шрпмзнецие сспособа (Степанова азя лщунвниа ¡процплей ж

:гго

эвтектической КСМПОЛИЦИН Al203-Zr02(Y,03) / Ь сб.: W'tV^HiUW VI Всесоюзного совевхныя по високотичп-.'^туриой гллад >.'Ил;'К'>тов й оксидов, Леннчгрол, Науке, c.l'il;-.

?. Бородин Б. A., Резников л.Г., Старсчч^ч М.Й., Стерпсвоао Т.А., Татарченоко В.А.-, ■ Чет'ыаова Л.Й.. Ятовец Т.Н. Р.ирлтмпч'Шв автектик систомн м,о,-гг.-\, у,о, способами Степанова и ВзвчеЯля,

£ 1 « 2 J -

Неорганические материал!, 1080, т.35, ИО, с.Г69Т>-1б'ЭЗ.

" ".'.""rrlin, .....toivVoLa ouueture »nrt

related tsechmical properties of shaped »utiCtic.AljOj-ZrO^fYjOj) corapoGltea, J. Crystal Growth, v.104 (19Э0), Ho 1, pp.143-153,

5. Беленко С.В., Борола! Б.А., Старости М.Ю., Яловей Т.Н. Влияние внеконтактнэго взаимодействия углерода с расплавом системы AijO-j-zrOj-YjOj на состав эвтектики,. Неоргекстэские материалы. 1Э93. Т.20, (П2. С.ТС.4Л-1КМ.

10. Роздан П. А., Сидоров В. Р.. Ялогеи Т.Н., Старостин М.Ю. Особенности структуры профилированных кр:»сч-аллов, к/рсаешгя локальном формообразованием - Расш. т'.-.-исн 8 Роте. конференции пс росту кристаллов, Хорьков, 199,1. т. П, <<. 2, с, 449-151.

11. i'.opjnm В. А.,* Старостин Ч.Ю., Яловей 1.1!.. Бнлопко С. В., Оондарсико Л.В. ' Бнрашшшшс нроФнлиропагшнх эвтектических композитов, 1Г< структур.-3 if <.войстрч - F тезисы .4 Вес. ::о:Ц;орс:;ц1:к ко росту кристаллов, Харьков, 1993, т. 3, ч. 2, с.

12. стяролтяи w.n,, япр.чь^вум P.M. ймтрявл>юита приствлйззщда эвтектики p.c-sic ■ Га.?«!. т<??исн в Реве, ко-г-Кг^яии;* но росту

кристаллов, Харьков, 1992, т. 3, Ч, 2, с, 467-468.

13. Бородин В.А., Сидоров В.В., Старостин М.Ю., Яловец Т.Н Особенности . структуры кристаллов сапфира и эвтектическое композита ai joj-atojjïjoj), выращенных методом локальное формообразования - Известия РАН, серия физическая, Ï9&4. T.58, I 9, С.П8-1ЯЗ, '

14. Старостин М.Ю., Яловец Т.Н., Розенфланц А.Ж., Борода В.А Прочность профилированных 1фисталлов сапфира в зависимости о условий выращивания - Известия РАН, 'Серия физическая, Ï3Ô4, т.68 N* 9. С,6?-62. ' ; ,

lé. Гнесин Б.А., Старостин М.Й., Бородки В.А,, Яловец Т.Н Текстуре кристаллографической ориентации фаз в про^штровакны композитах *1аоэ-гхоа(*2оэ>- Известия РАК. серия физическая 1994, Т, Bô, # 9, с. 107-113.

ïè, 3№№tt«iuftli:ftl "HeithcxÏB «Я Texture Analysis, Aba tracts, p. 32 trxrtk ÏA'boratory at "»«tftren Phyeicö, Joint ïnirtitift© tor touclea Iteeearch, Bubna, Ruaeta, 1995.

7.2