Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Название статьи
- Высокотемпературные композиционные материалы на основе ниобия, полученные методом порошковой металлургии: свойства, применение (Часть 1) (Обзор)
- Авторы
- Щетанов Борис Владимирович shetanov@mail.ru, д-р техн. наук; главный научный сотрудник лаборатории "Металлические композиционные материалы", профессор, Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Москва, Россия
Севостьянов Николай Владимирович kolia-phone@mail.ru, канд. техн. наук; и. о. научного сотрудника лаборатории "Металлические композиционные материалы", Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Москва, Россия
Бурковская Наталия Петровна burkovskaya.n@gmail.ru, канд. хим. наук; и. о. научного сотрудника лаборатории "Металлические композиционные материалы", Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Москва, Россия
Дмитриева Виктория Владимировна murasheva_v_v@mail.ru, научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Москва, Россия
- В разделе
- КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
- Ключевые слова
- композиционные материалы на основе ниобия / in-situ ниобий-кремневые композиты / порошковая металлургия / механическое легирование
- Год
- 2020 номер журнала 4 Страницы 38 - 45
- Индекс УДК
- 669.293: 621.762:661.681
- Код EDN
- Код DOI
- Тип статьи
- Обзорная статья
- Аннотация
- Рассмотрено текущее состояние разработки ниобиевых сплавов и композиционных материалов (КМ) на основе их силицидов. Приведены основные модификации пентасилицида ниобия, особенности структурного строения которых определяют скорость диффузии примесей внедрения. Изучена проблема окислительной устойчивости материалов на ниобиевой основе. Перечислены пути повышения сопротивления окислению за счет использования легирующих элементов в качестве добавок к твердому раствору ниобия. Показаны основные способы улучшения высокотемпературных свойств при разработке многокомпонентных сплавов на основе ниобия легированием твердого раствора с использованием порошковой металлургии, которая в сравнении с обычными литейными технологиями обеспечивает ряд преимуществ: контроль микроструктурных особенностей КМ на основе Nb; возможность проведения процесса спекания КМ при более низкой температуре по сравнению с температурами плавления Nb и таких легирующих элементов, как Mo, W и т. д.; комбинирование металлов и неметаллов с различными интерметаллидами и другими соединениями (оксидами, карбидами, силицидами, нитридами, боридами, алюминидами, фосфидами и т. д.).
- Полный текст статьи
- Для прочтения полного текста необходимо купить статью
- Список цитируемой литературы
-
Leont'ev L. I., Udoeva L. Yu., Chumarev V. M., Gulyaeva R. I., Pankratov A. A., Sel'menskikh N. I., Zhidovinova S. V. Microstructure of a complex Nb-Si based alloy and its behavior during high temperature oxidation // Russian Metallurgy (Metally). 2016. № 1. P. 67-75.
SCOPUS [Электронный ресурс]. URL: https://www.scopus.com (дата обращения: 04.06.2020).
Drawin S. The European ULTMAT project: Properties of new Mo- and Nb-silicide based materials: mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2009. V. 1128. Paper 1128-U07-11. P. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1557/PROC-1128-U07-11.
Drawin S. Public Executive Summary of the Ultmat Final Activity Report.] www.ULTMAT.onera.fr <http://www.ULTMAT.onera.fr>
CORDIS [Электронный ресурс]. URL: https://cordis.europa.eu/project/id/266214 (http://hysop.onera.fr/) (дата обращения: 23.08.2018).
Subramanian P. R., Parthasarathy T. A. Compressive creep behavior of Nb5Si3 // Scripta Metall. 1995. V. 32. P. 1227-1232.
Drawin S., Justin J. F. Advanced lightweight silicide and nitride based materials for turbo-engine applications // J. Aerospace Lab. 2011. № 3. P. 1-13. https://hal.archives-ouvertes.fr/ hal-01183642
Каблов Е. Н., Светлов И. Л., Ефимочкин И. Ю. Высокотемпературные Nb-Si-композиты // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. "Машиностроение". 2011. С. 164-173.
Lytovchenko S. V. High-temperature silicides: properties and application // East Eur. J. Phys. 2016. V. 3. № 3. P. 4-24.
Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник: В 3 т. Т. 3. Кн. 2 / под общ. ред. Н. П. Лякишева. 2000. - М.: Машиностроение. - 448 с.
Каблов Е. Н., Кузьмина Н. А., Еремин Н. Н., Светлов И. Л., Нейман А. В. Атомные модели структуры силицидов ниобия в in-situ композитах Nb-Si // Журнал структурной химии. 2017. Т. 58. № 3. C. 564-570.
Светлов И. Л., Кузьмина Н. А., Заводов А. В., Зайцев Д. В. Термическая стабильность поверхностей раздела между ниобиевой матрицей и g-Nb5Si3 силицидом в композите на основе системы Nb-Si // Труды ВИАМ. 2018. № 8(68). С. 28-37. http: www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-8-28-37
Кузьмина Н. А., Светлов И. Л., Зайцев Д. В., Заводов А. В. Кристаллохимический анализ поверхностей раздела "ниобиевая матрица-силициды Nb5Si3 в естественных композитах Nb-Si" // Труды ВИАМ. 2018. № 12(72). С. 14-24. http: www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-14-24
Каблов Е. Н., Светлов И. Л., Карпов М. И., Нейман А. В., Мин П. Г., Карачевцев Ф. Н. Высокотемпературные композиты на основе системы Nb-Si, армированные силицидами ниобия // Материаловедение. 2017. № 2. С. 24-32.
Кузьмина Н. А., Муромцев Н. А., Марченко Е. И., Ерёмин Н. Н., Якушев Д. А. Теоретический кристаллохимический анализ пустот в кристаллических структурах полиморфных модификаций NB5SI3: VIII Всеросс. молодежная научная конф. "Минералы: строение, свойства, методы исследования". 2016. № 8. С. 100-101.
Кузьмина Н. А., Марченко Е. И., Еремин Н. Н., Якушев Д. А. Исследование дефектов внедрения в полиморфных модификациях силицидов ниобия Nb5Si3 методами атомистического компьютерного моделирования // Труды ВИАМ. 2018. № 1(61). С. 15-23. http: www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-1-2-2
Ефимочкин И. Ю., Кузьмина Н. А., Гращенков Д. В., Светлов И. Л., Бобровский А. П. Синтез силицида ниобия методом гибридного электроискрового плазменного спекания порошков // Труды ВИАМ. 2018. № 11(71). С. 54-63. http: www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-11-54-63
Савицкий Е. М., Ефимов Ю. В., Бодак О. И., Харченко О. И., Мясникова Е. А. Система ниобий-кремний-углерод // Неорганические материалы. 1981. Т. 17. № 12. С. 2207-2210.
Кузьмина Н. А., Еремин Н. И., Марченко Е. И., Светлов И. Л., Муромцев Н. А., Нейман А. В., Якушев Д. А. Пути диффузии примесей внедрения в различных полиморфных модификациях силицида ниобия Nb5Si3 // Кристаллография. 2018. Т. 63. № 3. С. 358-365.
Chang K. M., Bewley B. P., Sattley J. A., Jackson M. R. Cold-Crusible Directional Solidification of Refractory Metal-Silicide Eutectics // J. of Metals (JOM). 1992. V. 44. № 6. P. 59.
Subramanian P. R., Mendiratta M. G., Dimiduk D. M. The development of Nb-based advanced intermetallic alloys for structural applications (Overview) // JOM: J. Miner. Met. Mater. Soc. 1996. V. 48. № 1. P. 33-38.
Jackson M. R., Bewley B. P., Rowe R. G., Skelly D. W., Lipsitt H. A. High temperature refractory metall-intermetallic composites // JOM: J. Miner. Met. Mater. Soc. 1996. V. 48. №. 1. P. 39-44.
Bewley B. P., Levandovsky J. J., Jackson M. R. Refractory metall-intermetallic in situ composites for aircraft engine (Overview) // JOM: J. Miner. Met. Mater. 1997. V. 49. № 8. P. 44, 45, 67.
Bewley В. P., Jackson M. R., Subramanian P. R. Processing high temperature refractory metal-silicide in situ composites (Overview) // JOM: J. Miner. Met. Mater. 1999. V. 51. № 4. P. 32-36.
Bewley B. P., Jackson M. R., Zhao J. C., Subramanian P. R. A review of very high-temperature Nb-silicide-based composites // Metallurgical and Materials Transactions. 2003. V. 34A. № 10. P. 2043-2052.
Jiang J. Study of microstructure and oxidation properties of near eutectic NbSi alloys // Appl. Mechan. Mater. 2013. V. 364. P. 609-613.
Chumarev V. M., Leont'ev L. I., Udoeva L. Yu., Sel'menskikh N. I., Gulyaeva R. I., Zhidovinova S. V., Larionov A. V. Effect of boron and yttrium on the phase composition and the microstructure of natural Nb-Si composites // Russian Metallurgy (Metally). 2014. № 9. P. 690-699.
Bewlay B. P., Jackson M. R., Lipsitt H. A. The balance of mechanical and environmental properties of multielement niobium-silicide-based in situ composite // Met. Mater. Trans. A. 1996. V. 27A. P. 3801-3808.
Geng J., Tsakiropoulos P. A study of microstructure and oxidation of Nb-Si-Cr-Al-Mo in situ composites alloyed with Ti, Hf, and Sn // Intermetallics. 2007. V. 15. № 3. P. 382-395.
Sun Z., Guo X., He Y., Guo J., Yang Y., Chang Y. A. Investigation on the as-cast microstructure of Nb-Nb silicide based multicomponent alloys // Intermetallics. 2010. V. 18. № 5. P. 992-997.
Kashyap S., Tiwary C. S., Chattopadhyay K. Microstructure and mechanical properties of oxidation resistant suction cast Nb-Si-Al alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2013. V. 559. P. 74-85.
Geng J., Tsakiropoulos P., Shao G. Oxidation of Nb-Si-Cr-Al in situ composites with Mo, Ti and Hf additions // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 441. P. 26-38.
Zelenitsas K., Tsakiropoulos P. Effect of Al, Cr and Ta additions on the oxidation behaviour of Nb-Ti-Si in situ composites at 800 оC // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 416. P. 269-280.
Jéhanno P., Heilmaier M., Kestler H., Boning M., Venskutonis A., Bewlay B., Jackson M. Assessment of a powder metallurgical processing route for refractory metal silicide alloys // Metall. Mater. Trans. A. 2005. V. 36 A. P. 515-523.
Grammenos I., Tsakiropoulos P. Study of the role of Al, Cr and Ti additions in the microstructure of Nb-18Si-5Hf base alloys // Intermetallics. 2010. V. 18. № 2. P. 242-253.
Zhao J.-C., Westbrook J. H. Ultrahigh Temperature Materials for Jet Engines // MRS Bull. 2003. V. 28. № 9. P. 622-630.
Bewlay B. P., Jackson M. R., Zhao J. C., Subramanian P. R., Mendiratta M. G., Lewandowski J. J. Ultrahigh-Temperature Nb-Silicide-based composites // MRS Bull. 2003. V. 28. № 9. P. 646-653.
Bewlay B. P., Jackson M. R., Gigliotti M. F. X. Niobium silicide high temperature in situ composites // Intermetallic Compounds. Principles and Practice. 2002. V. 3: Progress, R. L. Fleischer and J. H. Westbrook (eds). J. Wiley & Sons. P. 541-560.
Seemüller C., Hartwig T., Mulser M., Adkins N., Wickins M., Heilmaier M. Influence of powder metallurgical processing routes on phase formations in a multicomponent NbSi-alloy // JOM: J. Miner. Met. Mater. 2014. V. 66. № 9. P. 1900-1907.
Bannister M., Shercliff H., Bao G., Zok F., Ashby M. F. Toughening in brittle systems by ductile bridging ligaments // Acta Metall Mater. 1992. V. 40. № 7. P. 1531-1537.
Schulson E. M., Barker D. R. A brittle to ductile transition in NiAl of a critical grain size // Scripta Metall. 1983. V. 17. P. 519-522.
Yu J. L., Zhang K. F., Wang G. F. Superplasticity of multiphase fine-grained Nb-16Si-2Fe refractory alloy // Intermetallics. 2008. V. 16. № 10. P. 1167-1170.
Maloy S. A., Mitchell T. E., Heuer A. H. High temperature plastic anisotropy in MoSi2 single crystals // Acta Metall Mater. 1995. V. 43. № 2. P. 657-668.
Wadsworth J., Dougherty S. E., Kramer P. A., Nieh T. G. Evidence for dislocation glide controlled creep in niobium-based alloys // Scripta Metall Mater. 1992. V. 27. P. 71-76.
Hanada S., Tabaru T., Gnanamoorthy R. Processing and properties of Nb_3Al alloys // Acta Metall. Sinica. 1995. V. 8. № 4-6. P. 477-487.
Tabaru T., Hanada S. High temperature strength of Nb3Al-base alloys // Intermetallics. 1998. V. 6. № 7, 8. P. 735-739.
Tan Y., Tanaka H., Ma C. L., Kasama A., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Microstructure and high temperature compressive strength of Nb-Ir alloys // J. Japan. Inst. Metals. 1999. V. 63. № 5. P. 605-608.
Tan Y., Ma C. L., Tanaka H., Kasama A., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Influence of boron addition on high temperature mechanical properties of Nb3Ir intermetallic compounds // Mater. Trans. JIM. 2000. V. 41. № 12. P. 1605-1611.
Ma C. L., Kasama A., Tanaka H., Tan Y., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Microstructures and mechanical properties of Nb/Nb-silicide in-situ composites synthesized by reactive hot pressing of ball milled powders // Mater. Trans. JIM. 2000. V. 41. № 3. P. 444-451.
Ma C. L., Kasama A., Tan Y., Tanaka H., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Synthesis of Nb/Nb5Si3 in-situ composites by mechanical milling and reactive spark plasma sintering // Mater. Trans. JIM. 2000. V. 41. № 6. P. 719-726.
Ma C. L., Tan Y., Tanaka H., Kasama A., Tanaka R., Miura S., Mishima Y., Hanada S. Phase equilibria in Nb-Mo-rich zone of the Nb-Si-Mo ternary system // Mater. Trans. JIM. 2000. V. 41. № 10. P. 1329-1336.
Tanaka H., Tan Y., Ma C. L., Kasama A., Tanaka R. Report of the 123rd committee on heat-resisting materials and alloys // Japan Society for the Promotion of Science (JSPS). 2000. V. 41. P. 223-227.
Nomura N., Yoshimi K., Hanada S. Mechanical properties of Mo-Nb-TiC in-situ composites synthesized by hot-pressing // Mater. Trans. JIM. 2000. V. 41. № 12. P. 1599-1604.
Suzuki T., Nomura N., Yoshimi K., Hanada S. Microstructure and creep of Mo-ZrC in-situ composite // Mater. Trans. JIM. 2000. V. 41. № 9. P. 1164-1167.
Tan Y., Tanaka H., Ma C. L., Kasama A., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Solid-solution strengthening and high-temperature compressive strength of Nb-X Alloys (X = Ta, V, Mo and W) // J. Japan. Inst. Metals. 2000. V. 64. № 7. P. 559-565.
Tan Y., Tanaka H., Ma C. L., Kasama A., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Solid-solution strengthening and high-temperature compressive ductility of Nb-Mo-W ternary alloys // J. Japan. Inst. Metals. 2000. V. 64. № 7. P. 566-570.
Ma C. L., Tan Y., Tanaka H., Kasama A., Tanaka R., Mishima Y., Hanada S. Microstructures and high-temperature strength of silicide-reinforced Nb alloys // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2001. V. 646. P. N5.39.1-N5.39.6.
Mendiratta M. G., Lewandowski J. J., Dimiduk D. M. Strength and ductile-phase toughening in the two-phase Nb/Nb5Si3 alloys // Metall. Trans. А. 1991. V. 22A. P. 1573-1583.
Mendiratta M. G., Dimiduk D. M. Strength and toughness of a Nb/Nb5Si3 composite // Metall. Trans. А. 1993. V. 24A. P. 501-504.
Kim J. H., Tabaru T., Hirai H., Kitahara A., Hanada S. Tensile properties of a refractory metal base in situ composite consisting of an Nb solid solution and hexagonal Nb5Si3 // Scr. Mater. 2003. V. 48. № 10. P. 1439-1444.
Tan Y., Ma C. L., Tanaka R., Yang J.-M. High temperature deformation of ZrC particulate-reinforced Nb-Mo-W composites // Materials Transactions. 2006. V. 47. № 6. P. 1527-1531.
- Купить
- 500.00 руб
