Исследовано влияние карбида кремния на микроструктуру, фазовый состав и механические свойства композитов Al2O3–ZrB2. Установлено, что в двухкомпонентном композите Al2O3–ZrB2 при спекании образуется фаза алюмобората Al18B4O33 (6 об. %), препятствующая уплотнению. Пористость достигает 8 %, потеря массы – 24 %, прочность на изгиб – 300 МПа, трещиностойкость – 4,2 МПа·м1/2. Введение SiC предотвращает образование алюмобората за счет реакции с поверхностным B2O3, приводящей к формированию тугоплавкого SiO2 и алюмоборосиликатной жидкой фазы. Трехкомпонентный композит Al2O3–ZrB2–SiC достигает плотности ?98 % от теоретической, прочности – 450 МПа, твердости – 19,1 ГПа и трещиностойкости – 5,5 МПа·м1/2. Ветвление трещин на зернах SiC и ZrB2 повышает вязкость разрушения.
Михаил Владимирович Григорьев – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, лаборатория нанотехнологий металлургии, физико-технический факультет, Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ), Томск, Россия
Виктория Денисовна Мирошкина – младший научный сотрудник, лаборатория нанотехнологий металлургии, физико-технический факультет, Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ), Томск, Россия
Анастасия Алексеевна Ахмадиева – младший научный сотрудник, лаборатория нанотехнологий металлургии, физико-технический факультет, Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ), Томск, Россия
Владислав Сергеевич Данько – лаборант, лаборатория нанотехнологий металлургии, физико-технический факультет, Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ), Томск, Россия
Николай Леонидович Савченко – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория нанотехнологий металлургии, физико-технический факультет, Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ), Томск, Россия
Илья Александрович Жуков – доктор технических наук, главный научный сотрудник, лаборатория нанотехнологий металлургии, физико-технический факультет, Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ), Томск, Россия
1. Singh K. P., Bajpai S., Balani K. Microstructure–mechanical property correlation in multi-component dual-phase (Zr, Ti, Ta) boride-carbide ultra high temperature ceramic // Materials Science and Engineering: A. 2025. P. 149237. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.149237
2. Abbasi B. J., Zakeri M., Tayebifard S. A. High frequency induction heated sintering of nanostructured Al2O3–ZrB2 composite produced by MASHS technique // Ceramics International. 2014. V. 40, No. 7. P. 9217 – 9224. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.01.142
3. Xiao G. Q., Fu Y. L., Zhang Z. W., et al. Mechanism and microstructural evolution of combustion synthesis of ZrB2–Al2O3 composite powders // Ceramics International. 2015. V. 41, No. 4. P. 5790 – 5797. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.01.003
4. Mishra S. K., Bhople A., Paswan S. Microstructure, hardness, toughness and oxidation resistance of Al2O3–ZrB2 composite with different Ti percentages prepared by in-situ SHS dynamic compaction // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2014. V. 43. P. 7 – 12. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2013.10.014
5. Xiaomin W., Peiqing L., Bingjun W., et al. Toughening effect of ZrB2 in Al2O3–ZrB2 nanocomposite ceramics // Rare Metal Materials and Engineering. 2016. V. 45, No. 7. P. 1714 – 1718. URL: https://doi.org/10.1016/S1875-5372(16)30146-1
6. Mishra S. K., Das S. K., Pathak L. C. Sintering behaviour of self-propagating high temperature synthesised ZrB2–Al2O3 composite powder // Materials Science and Engineering: A. 2006. V. 426, No. 1–2. P. 229 – 234. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.04.026
7. Postrach S., Potschke J. Pressureless sintering of Al2O3 containing up to 20 vol % zirconium diboride (ZrB2) // Journal of the European Ceramic Society. 2000. V. 20, No. 10. P. 1459 – 1468.
8. Taylor T. N. The surface composition of silicon carbide powders and whiskers: An XPS study // Journal of Materials Research. 1989. V. 4, No. 1. P. 189 – 203.
9. Niihara K., Morena R., Hasselman D. P. H. Evaluation of KIc of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios // Journal of Materials Science Letters. 1982. V. 1, No. 1. P. 13 – 16.
10. Ray S. P. Preparation and characterization of aluminum borate // Journal of the American Ceramic Society. 1992. V. 75, No. 9. P. 2605 – 2609.
11. Misirli Z., Erkalfa H., Ozkan O. T. Effect of B2O3 addition on the sintering of a-Al2O3 // Ceramics International. 1996. V. 22, No. 1. P. 33 – 37.
12. Golla B. R., Mukhopadhyay A., Basu B., et al. Review on ultra-high temperature boride ceramics // Progress in Materials Science. 2020. V. 111. P. 100651. URL: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100651
13. Zdaniewski W. A., Brungard N. L. X-ray photoelectron spectroscopy studies of metallic diborides // Journal of the American Ceramic Society. 1992. V. 75, No. 10. P. 2849 – 2856.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.09.pp.020-026
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
