На основе растворов изопропилового спирта и фенолформальдегидной смолы с различным содержанием карбидных и углеродных частиц получены лабораторные образцы реакционно-спеченных карбидокремниевых керамик с неразъемными клеевыми соединениями, обладающие следующими ключевыми структурными физико-механическими характеристиками в зависимости от соотношения формирующихся фазовых составляющих в объемной зоне состыковки: толщина кремниевого слоя в шве 20…130 мкм, предел прочности на изгиб 40…250 МПа, продольная скорость звука 10 750…11 300 м/с, плотность 3,07…3,08 г/см3. Экспериментально установлено, что варьирование содержания карбидокремниевых частиц в клеевой суспензии 20…80 масс. % позволяет достигать 30…75 % от прочности материала основы реакционно-спеченной карбидокремниевой керамики.
Михаил Александрович Марков – доктор технических наук, начальник лаборатории «Техническая керамика», Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
Андрей Геннадьевич Чекуряев – инженер 2-й категории, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
Антон Николаевич Беляков – старший научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
Дарья Андреевна Дюскина – инженер 2-й категории, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия; Санкт-Петербургский государственный технологический институт, Санкт-Петербург, Россия
Александр Дмитриевич Каштанов – доктор технических наук, советник генерального директора, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
Александр Николаевич Николаев – ведущий инженер, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
Алина Дмитриевна Быкова – старший научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
1. Ruys A. J. Silicon carbide ceramics structure, properties, and manufacturing. Elsevier, 2023. 586 p.
2. Riedel R. Handbook of ceramic hard materials. 1st ed. Weinheim: Wiley–VCH, 2000. V. 2. P. 683 – 748.
3. Briggs J. Engineering ceramics in Europe and the USA. Enceram. Menith Wood. UK, Worcester, 2011. 331 р.
4. Markov M. A., Krasikov A. V., Kravchenko I. N., et al. Development of novel ceramic construction materials based on silicon carbide for products of complex geometry // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2021. V. 50, No. 2. P. 158 – 163.
5. Chin H., Cheong K., Ismail A. A Review on die attach materials for SiC-based high-temperature power devices // Metallurgical and Materials Transactions B. 2010. V. 41. P. 824 – 832.
6. Гаршин А. П., Гропянов В. М., Зайцев Г. П. и др. Керамика для машиностроения. М.: Научтехлитиздат, 2003. 384 с.
7. Morrell R. Handbook of properties of technical and engineering ceramics. Hmso: London, UK, 1987. 348 p.
8. Гнесин Г. Г. Бескислородные керамические материалы. Киев: Техника, 1987. 152 с.
9. Belyakov A. N., Markov M. A., Kravchenko I. N., et al.Contemporary materials and their application in the construction of special engineering high-temperature objects // Refractories and Industrial Ceramics. 2023. V. 64, No. 3. P. 256 – 264.
10. Гнесин Г. Г. Карбидокремниевые материалы. М.: Металлургия, 1977. 216 с.
11. Гаршин А. П. Карбид кремния. Монокристаллы, порошки и изделия на их основе. Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2006. 124 с.
12. Kriegesmann J. Processing of silicon carbide-based ceramics // Comprehensive Hard Materials. 2014. P. 89 – 175.
13. Belyakov A. N., Markov M. A., Dyuskina D. A., et al. A comparative study of methods for obtaining silicon carbide ceramic materials // Refractories and Industrial Ceramics. 2023. V. 64, No. 3. P. 299 – 310.
14. Izhevskyi V. A., Genova L. A., Bressiani J. C., et al. Review article: Silicon carbide. structure, propertyes and processing // Ceramica. 2000. V. 46(297). P. 4 – 13.
15. Scafe E., Giunta G., Fabbri L., et al. Mechanical behavior of silicon-silicon carbide composites // Journal of the European Ceramic Society. 1996. V. 16, No. 7. P. 703 – 713.
16. Sangsuwan P., Orejas J. A., Gatica J. E., et al. Reaction-bonded silicon carbide by reactive infiltration // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2001. V. 40, No. 23. P. 5191 – 5198.
17. Самойлов В. М., Породзинский И. А. Получение и исследование карбидкремниевых материалов на основе реакционносвязанного карбида кремния // Перспективные материалы. 2014. № 3. С. 67 – 71.
18. Параносенков В. П., Чикина А. А., Андреев М. А. Конструкционные материалы на основе самосвязанного карбида кремния // Огнеупоры и техническая керамика. 2006. № 7. С. 37 – 40.
19. Гаршин А. П., Чулкин С. Г. Реакционно-спеченные карбидокремниевые материалы конструкционного назначения. Физико-механические и триботехнические свойства. Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2006. 83 с.
20. Дьячкова Л. Н., Звонарев Е. В., Шелехина В. М. и др. К вопросу о получении карбидокремниевых материалов методом реакционного спекания // Инженерно-физический журнал. 1997. Т. 70, № 2. С. 260 – 263.
21. Lu Zh., Ziong L., Gao J., et al. Microstructure, porosity and resistivity in reaction-bonded silicon carbide // Xi'an jiaotong daxue xuebao. 1999. V. 33, No. 4. P. 48 – 51.
22. Ness J. N., Page T. F. Microstructural evolution in reaction-bonded silicon carbide // Journal of Materials Science. 1986. V. 21, No. 4. P. 1377 – 1397.
23. Huang Q.-W., Zhu L.-H. High-temperature strength and toughness behaviors for reaction-bonded SiC ceramics below 1400 °C // Mater. Lett. 2005. V. 59, No. 14–15. P. 1732 – 1735.
24. Belyakov A. N., Markov M. A., Kravchenko I. N., et al. Structural and physicomechanical properties of silicon carbide-based reaction-sintered ceramics // Russian Metallurgy (Metally). 2024. V. 2024, No. 7. P. 1536 – 1543.
25. Markov M. A., Vikhman S. N., Belyakov A. N., et al. High-temperature bending tests of reaction-sintered silicon carbide-based ceramic materials // Russian Journal of Applied Chemistry. 2023. V. 96, No. 1. P. 16 – 20.
26. Belyakov A. N., Markov M. A., Chekuryaev A. N., et al. Investigation of the reaction-sintered B4C–SiC materials produced by hot slip casting // Glass Physics and Chemistry. 2023. V. 49, No. 3. P. 306 – 313.
27. Перевислов С. Н., Чупов В. Д. Реакционно-спеченные композиционные материалы на основе нитрида и карбида кремния // Вопросы материаловедения. 2013. № 2(74). С. 45 – 52.
28. Nesmelov D. D., Perevislov S. N. Science for ceramic production: Reaction sintered materials based on boron carbide and silicon carbide (Review) // Glass and Ceramics. 2015. V. 71, No. 9–10. P. 313 – 319. DOI: 10.1007/s10717-015-9677-7
29. Suyama S., Kameda T., Itoh Y. Development of high-strength reaction-sintered silicon carbide // Diamond and Related Materials. 2003. V. 12, No. 3 – 7. P. 1201 – 1204. DOI: 10.1016/S0925-9635(03)00066-9
30. Perevislov S. N. Determination of the temperature coefficient of linear expansion of materials based on silicon carbide // Refractories and Industrial Ceramics. 2021. V. 61, No. 6. P. 665 – 670. DOI: 10.1007/s11148-021-00539-y
31. ГОСТ 24409–80. Материалы керамические электротехнические. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1982, 30 с.
32. ГОСТ 25961–83. Инструмент абразивный. Акустический метод контроля физико-механических свойств. М.: Изд-во стандартов, 1984, 29 с.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.01.pp.021-030
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
