Выпуски УФМ »  Том 7, выпуск 4

Прочность и пластичность спеченных материалов на основе титанового наноламината Ti$_{3}$SiC$_{2}$

С. А. Фирстов, Э. П. Печковский, В. Ф. Горбань

Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина

Получена: 02.06.2006. Скачать: PDF

На примере одного из наиболее изученных тройных соединений нового класса материалов наноламинатов, — титанокремнистого карбида Ti$_{3}$SiC$_{2}$, изготовленного методом реакционного спекания порошковой смеси элементов и двойных соединений, — выполнены системный анализ и обобщение влияния изученных структурных и фазовых изменений, происходящих в этом материале при различных видах обработки, на закономерности, особенности и механизмы процессов деформации, упрочнения и разрушения в интервале температур 20–1300°C. Обсуждены возможности повышения характеристик пластичности, прочности и разрушения титанокремнистого карбида Ti$_{3}$SiC$_{2}$ в пористом состоянии по сравнению с компактным. Показано, что снижение прочности пористых материалов может быть в значительной мере компенсировано, а в ряде случаев превышено путем использования ряда факторов. Таковыми являются: измельчение зеренной структуры, высокотемпературная термомеханическая обработка, создание двухфазного in-situ композита Ti$_{3}$SiC$_{2}$/TiC, азотирование высокопористого материала. Разработаны физические основы одновременного повышения характеристик низкотемпературной пластичности, высокотемпературной прочности и сопротивления разрушению материала в компактном и пористом состояниях.

Ключевые слова: титанокремнистого карбида Ti$_{3}$SiC$_{2}$, структурное состояние, зеренная структура, термомеханическая обработка, двухфазный $in-situ$ композит Ti$_{3}$SiC$_{2}$/TiC, азотирование, механические свойства.

PACS: 62.20.Fe, 81.05.Je, 81.05.Ni, 81.05.Rm, 81.20.Ev, 81.20.Wk, 81.40.Lm

Citation: S. O. Firstov, Eh. P. Pechkovsky, and V. F. Gorban’, Strength and Plasticity of the Sintered Materials on the Base of a Titanium Nanolaminate Ti$_{3}$SiC$_{2}$, Usp. Fiz. Met., 7, No. 4: 243—281 (2006) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.07.04.243

Цитированная литература (51)  
  1. M. W. Barsoum, Prog. Solid St. Chem., 28: 201 (2000). Crossref
  2. M. W. Barsoum, T. El-Raghy, and M. Radovic, Interceram., 49, No. 4: 226 (2000).
  3. W. Jeitschko, H. Nowotny, and F. Benesovsky, Monatsh. Chem., 94: 672 (1963).
  4. W. Jeitschko and H. Nowotny, Monatsh. Chem., 98: 329 (1967).
  5. H. Nowotny, Prog. Solid. State Chem., 2: 27 (1970). Crossref
  6. R. Pampuch, J. Lis, L. Stobierski, and M. Tymkiewicz, J. Eur. Ceram. Soc., 5: 283 (1989).
  7. J. Lis, R. Pampuch, J. Piekarczyk, and L. Stobierski, Ceramics Inter., 19: 219 (1993).
  8. T. Okano, T. Yano, and T. Iseki, Trans. Met. Soc. Jpn., 14A: 597 (1993).
  9. J. F. Li, W. Pan, F. Sato, and R. Watanabe, Acta Mater., 49: 937 (2001). Crossref
  10. Н. П. Бродниковский, М. П. Бурка, Д. Г. Вербило и др., Материалы Межд. конф. «Передовая керамика — третьему тысячелетию» (Киев: 2001), с. 115.
  11. Н. П. Бродниковский, М. П. Бурка, Д. Г. Вербило и др., Материалы Межд. конф. «Передовая керамика — третьему тысячелетию» (Киев: 2001), с. 116.
  12. С. А. Фирстов, И. И. Иванова, Э. П. Печковский, Материалы Межд. конф. «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий» (Кацивели–Понизовка, АРК, Украина: 2002), с. 260.
  13. С. А. Фирстов, И. И. Иванова, Э. П. Печковский, Материалы Межд. конф. «Наука о материалах на рубеже веков: достижения и вызовы времени» (Киев: 2002), с. 504.
  14. S. A. Firstov and E. P. Pechkovsky, Ceramics, Polish Ceramic Bulletin, 69: 95 (2002).
  15. S. A. Firstov and E. P. Pechkovsky, Proc. Inter. Conf. ‘Deformation and Fracture in Structural PM Materials’ (Stara Lesna, Slovak Republic: 2002), p. 67.
  16. Н. П. Бродниковский, М. П. Бурка, Д. Г. Вербило и др., Порошк. металл., № 7/8: 109 (2003).
  17. Н. П. Бродниковский, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов и др., Электронная микроскопия и прочность материалов, 12: 77 (2003).
  18. S. A. Firstov and E. P. Pechkovsky, Proc. Intern. Conf. ‘Fractography’ (Stara Lesna, Slovac Republic: 2003), р. 1.
  19. Н. П. Бродниковский, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов и др., Металлофиз. новейшие технол., 25, № 9: 1179 (2003).
  20. В. Ф. Горбань, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов и др., Труды Межд. конф. «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике» (Киев: 2003), с. 373.
  21. В. Ф. Горбань, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов и др., Труды Межд. конф. «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике» (Киев: 2003), с. 416.
  22. S. A. Firstov and E. P. Pechkovsky, Science of Sintering, 36, No. 1: 11 (2004).
  23. S. A. Firstov and E. P. Pechkovsky, Proc. Powder Metallurgy World Congress (Vienna, Austria: 2004), vol. 4, p. 730.
  24. В. Ф. Горбань, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов и др., Порошковая металлургия, № 3/4: 93 (2005).
  25. В. Ф. Горбань, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов, А. В. Самелюк, Металлофиз. новейшие технол., 27, № 3: 335 (2005).
  26. S. A. Firstov, E. P. Pechkovsky, I. I. Ivanova, N. P. Brodnikovsky et al., High Temperature Materials and Processes, 25, No. 1–2: 47 (2006).
  27. В. Ф. Горбань, Э. П. Печковский, С. А. Фирстов, Металлофиз. новейшие технол., 28, No. 1: 67 (2006).
  28. С. О. Фірстов, Е. П. Пєчковський, І. І. Іванова, Зб. ДФФД Міністерства освіти і науки України «Фундаментальні орієнтири науки. Хімія і матеріалознавство» (Київ: Академперіодика: 2005), с. 158.
  29. I. S. Konoplyuk, T. Abe, T. Uchimoto, and T. Takagi, Materials Letters, 59: 2342 (2005).
  30. Z. F. Zhang, Z. M. Sun, H. Hashimoto, and T. Abe, J. of Alloys and Compounds, 352: 283 (2003). Crossref
  31. H. Li, D. Chen, J. Zhou, J. H. Zhao, and L. H. He, Materials Letters, 58: 1741 (2004).
  32. H. B. Zhang, Y. C. Zhou, Y. W. Bao, and M. S. Li, Acta Materialia, 52: 3631 (2004). Crossref
  33. Z. Sun, J. Zhou, D. Music, R. Ahuja, and J. M. Schneider, Scripta Materialia, 54: 105 (2006). Crossref
  34. Z. M. Sun, A. Murugaiah, T. Zhen, A. Zhou, and M. W. Barsoum, Acta Materialia, 53: 4359 (2005). Crossref
  35. W. B. Zhou, B. C. Mei, and J. Q. Zhu, Materials Letters, 59: 1547 (2005).
  36. S. S. Hwang, S. W. Park, and T. W. Kim, J. of Alloys and Compounds, 392: 285 (2005). Crossref
  37. S. E. Stoltz, H. I. Starnberg, and M. W. Barsoum, J. Phys. Chem. Solids, 64: 2321 (2003).
  38. Y. W. Bao and Y. C. Zhou, Materials Letters, 57: 4018 (2003).
  39. M. Radovic, M. W. Barsoum, T. El-Raghy, and S. M. Wiederhorn, J. of Alloys and Compounds, 361: 299 (2003). Crossref
  40. T. Zhen, M. W. Barsoum, and S. R. Kalindidi, Acta Materialia, 53: 4163 (2005). Crossref
  41. Shi-Bo Li, Jian-Xin Xie, Li-Tong Zhang, and Lai-Fei Cheng, Materials Letters, 57: 3048 (2003).
  42. I. M. Low, Materials Letters, 58: 927 (2004).
  43. J. X. Chen and Y. C. Zhou, Scripta Materialia, 50: 897 (2004).
  44. В. И. Трефилов, Ю. В. Мильман, С.А. Фирстов, Физические основы прочности тугоплавких металлов (Киев: Наукова думка: 1975).
  45. В. И. Трефилов, В. Ф. Моисеев, Э. П. Печковский и др., Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов (Киев: Наукова думка: 1989).
  46. П. И. Полухин, С. С. Горелик, В. К. Воронцов, Физические основы пластической деформации (Москва: Металлургия: 1982).
  47. Y. Du, J. C. Schuster, H. J. Seifert, and F. Aldinger, J. Am. Ceram. Soc., 83, No. 1: 197 (2000).
  48. F. H. Hayes, Ternary Alloys (Eds. G. Petzow and G. Effeuberg) (VCH: 1990), vol. 3, p. 557.
  49. О. М. Барабаш, Ю. Н. Коваль, Структура и свойства металлов и сплавов: справочник. Кристаллическая структура металлов и сплавов (Киев: Наукова думка: 1986).
  50. Д. Халл, Введение в дислокации (Москва: Атомиздат: 1968).
  51. Ю. В. Мильман, Зб. «Сучасне матеріалознавство ХХІ сторіччя» (Київ: Наукова думка: 1998), с. 637.

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»