Search

An approach is presented to optimizing the growth of graphene on silicon carbide (SiC) substrates by using numerical simulation methods. The presented models in axisymmetric approximation show good convergence with experimental results and allow studyies temperature fields inside closed growth cells. It is concluded that the use of numerical calculation methods is promising for optimizing the design of a technological setup for graphene growth by sublimation of the SiC surface., В данной работе представлен подход к оптимизации роста графена на подложках карбида кремния (SiC) с использованием методов численного моделирования. Представленные модели в осесимметричном приближении показывают хорошую сходимость с экспериментальными результатами и позволяют проводить исследование температурных полей внутри закрытых ячеек. Сделан вывод о перспективности применения численных методов расчета для оптимизации конструкции технологической установки роста графена методом сублимации поверхности SiC.

Введение наноразмерных наполнителей позволяет изменять локальные физические взаимодействия полимерных цепей, их деформируемость, упорядоченность структуры, что повышает степень кристалличности полимерной матрицы и приводит к значительному улучшению свойств композиционных материалов. В работе представляло интерес оценить влияние наполнителей, влияющих на теплопроводность полимерной матрицы, на физико-механические свойства композиций и определить концентрационный диапазон их введения.

This paper presents the results of a study of the effect of external influences on the structure and phase composition of porous SiC layers obtained by anodization. It is shown how carrying out of standard technological operations makes it possible to control the properties of porous structures and significantly expands the variety of their morphological forms. The conditions facilitating the occurrence of phase-structural and polytype transformations in porous SiC structures are determined., В данной работе представлены результаты исследования влияния внешних воздействий на структуру и фазовый состав пористого карбида кремния. Показано, как проведение стандартных технологических операций позволяет значительно расширить разнообразие морфологических форм пористых структур на основе SiC.

Морфология обработанной поверхности сплава на основе ниобия свидетельствует об интенсивном адгезионном взаимодействии металла с абразивным материалом при врезном шлифовании. Установлен факт переноса продуктов износа шлифовального круга на обработанную поверхность и внедрения в металл. На основании полученных данных о химическом составе продуктов износа экспериментально доказано присутствие на обработанной поверхности кристаллов карбида кремния, керамической связки и их сочетаний. The morphology of the machined surface of niobium-based alloy indicates an intense adhesive interaction between the metal and the abrasive material at infeed grinding. The transfer of tool wear of grinding wheel to the machined surface and penetration into metal has been established. Based on the obtained data on the chemical composition of tool wear, the presence of silicon carbide crystals, a ceramic bond, and their combinations on the machined surface has been experimentally proven.

This paper reports on the development of direct bonding of 3C-SiC epitaxial layers grown by chemical vapor deposition on silicon substrates and 6H-SiC single crystal wafers. It has been found that the bonding temperature is a critical parameter to obtain mechanical contact between the transferred 3C-SiC layers and the 6H-SiC carrier plates. The results of structural characterization showed that the structure of epitaxial layers grown by sublimation on bonded substrates corresponds to a pure cubic phase of high quality., В представленной работе сообщается о разработке метода прямого сращивания гетероэпитаксиальных слоев 3C-SiC, выращенных на Si подложках, и монокристаллических пластин 6H-SiC. Обнаружено, что температура сращивания является критическим параметром для получения механического контакта между переносимыми слоями и несущими пластинами. Результаты характеризации показали, что кристаллическая структура гомоэпитаксиальных слоёв 3С-SiC, выращенных на подложках, полученных методом сращивания, соответствует чистой кубической фазе высокого качества.

Целью работы является оценка возможности использования фильтра из зернистого пористого материала, полученного из отсева фракционированных отходов производства дорожного щебня Микашевичского РУПП "Гранит", являющегося одним из крупнейших в Европе предприятий по добыче и переработке плотных горных пород. Используемый зернистый материал получен из сырьевой композиции, содержащей в качестве основы гранитоидные отсевы, представленные смесью магматических горных пород, объединенных общим понятием - гранитоиды.

Представлены результаты экспериментального исследования на жесткость эпоксидполиэфирного материала с добавлением карбида кремния. Варьируется состав композиционного материала (содержание полиэфирной смолы, содержание карбида кремния, зернистость карбида кремния). Получены оптимальные составы композиционного материала на основе испытаний на сжатие. The article presents the results of experimental research on rigidity of epoxy-polyether material with addition of silicon carbide. The composition of the composite material varies(polyesterresin content, silicon carbide content, silicon carbide grain). Optimal compositions of composite material based on compression tests are obtained.

Ресурс высокотемпературной прочности традиционно применяемых материалов в ракетно-космической технике на основе алюминиевых и титановых сплавов практически исчерпан. Рабочая температура большинства алюминиевых сплавов не превышает 200-300 ºС, а титановых 400-600 °С, что не соответствует современным условиям эксплуатации современных космических аппаратов (КА).Для обеспечения требуемых значений прочностных характеристик применяемых деталей в условиях высоких температур и динамических нагрузок, как правило применяются жаростойкие сплавы на основе никеля, ниобия, молибдена и др., что приводит к значительному повышению массы изделий и, как следствие, снижению масса-габаритных характеристик КА. Существенный прирост прочностных свойств может быть достигнут армированием металлов и их сплавов высокомодульными волокнами карбида кремния (SiC), в результате чего решается задача повышения жесткости и сопротивления высокотемпературной ползучести, одновременно с этим обеспечивается снижение плотности материала за счет более легкого армирующего волокна.Работа посвящена изучению влияния плазменного напыления матричного сплава на прочностные свойства не металлических волокон в процессе получения полуфабриката для дальнейшего использования при изготовлении композиционного материала., The service life of high-temperature strength of materials traditionally used materials in rocket and space equipment, based on aluminum and titanium alloys, is almost exhausted. The working temperature of most aluminum alloys is below 200-300 ºC, and titanium ones – below 400-600 °C, which does not comply with the modern conditions of modern space vehicle (SV) operations.Heat-resistant alloys based on nickel, niobium, molybdenum, etc., are generally used to ensure the required strength of the parts used in high temperatures and dynamic loads, which leads to a significant increase in the mass of the components and, as a result, to a decrease in the mass and overall characteristics of the SV. The significant increase in mechanical properties can be achieved through reinforcement of metals and their alloys with high-modulus silicon carbide fibers (SiC), thus solving the problem of increasing the strength and resistance to high-temperature creep, at the same time reducing material density with lighter reinforcing fibre.The article is dedicated to studying the influence of matrix alloy plasma coating on the mechanical properties of non-metal fibers in the process of raw material production for further use in the composite material manufacture., Международный научно-исследовательский журнал, Выпуск 6 (120) 2022, Pages 113-117

In this study, we performed NbB2 and NbB2-SiC samples by hot pressing sintering and investigated the effect of SiC addition on the mechanics and properties of the samples. The addition of SiC firstly increased and then decreased the density of the samples. Besides, the microhardness and elastic modulus of NbB2-based ceramic composites decreased with the increase of SiC powder content.

В работе исследованы свойства композиций на основе линейного полиэтилена низкой плотности с минеральными наполнителями с повышенной теплопроводностью. Определена зависимость коэффициентов тепло- и температуропроводности от концентрации наполнителей.

This work is devoted to the study of the radiation damage kinetics and subsequent embrittlement of the near-surface layer of SiC ceramics subjected to irradiation with low-energy He2+ ions. Interest in these types of ceramics is due to their great prospects for use as structural materials for nuclear power, as well as for use in the creation of protective structures for longterm storage of spent nuclear fuel. During the study, the dependences of changes in the structural, mechanical,strength, and morphological characteristics of SiC ceramics depending on irradiation fluence were obtained. It has been established that the greatest changes in the strength properties are associated with the dominance of the crystal lattice swelling effect in the structure due to an increase in the concentration of implanted helium, and its further agglomeration with the formation of vacancy complexes of the He-V type. A model for changing the structural properties of ceramics irradiated with low-energy He2+ ions based on the change in the contributions of the dislocation density concentration, anisotropic distortion of the crystal lattice, and the effect of swelling as a result of implantation is proposed.

This paper presents the results of microstructural analysis of novel preceramic paper-derived SiCf/SiC composites fabricated by spark plasma sintering. The sintering temperature and pressure were 2100/2200 °C and 60/100 MPa, respectively. The content of fibers in the composites was approx. 10 wt %. The SiCf/SiC composites were analyzed by positron annihilation methods, X-ray diffraction technology, scanning electron microscopy, and Raman spectroscopy. Longer sintering time causes the proportion of the 6H-SiC composition to increase to ~80%. The increase in sintering temperature from 2100 °C to 2200 °C leads to partial transition of 4H-SiC to 6H-SiC during the sintering process, and the long-life component of positrons indicates the formation of Si vacancies. The Raman characteristic peaks of turbostratic graphite appear in the Raman spectrum of SiC fibers, this is caused by the diffusion of carbon from the surface of the SiC fiber and the preceramic paper during the high-temperature sintering process.

In this paper, we report the experimental results obtained in slag waste processing by direct current arc discharge initiated in ambient air. The method does not employ vacuum and gas equipment, therefore increasing the energy efficiency of processing. Plasma processing of coal slag was performed at different arc exposure times: 5, 10, 15, 20, and 25 s. The obtained materials contained a significant amount of graphite, which was removed through combustion. The micropowder based on silicon carbide and aluminum nitride was obtained and then sintered by spark plasma. The bulk ceramic samples based on silicon carbide with the hardness of ~10.4 GPa were finally fabricated.

В статті містяться результати випробувань основних типів сталей при терті по нежорстко закріплених частинках абразиву В статье содержаться результаты испытаний основных типов сталей при трении о нежостко закрепленные абразивные частицы The article contains the results of tests of the main types of steels by friction on non-rigidly fixed abrasive particles. The steel presents a wide field of application. The abrasive wear resistance of steel relies mainly on the microstructure, hardness as well as on the abrasive material properties. Moreover, the selection of a abrasion-resistant grade of steel still seems to be a crucial and unsolved problem, especially due to the fact that the actual operating conditions can be affected by the presence of different abrasive materials. The aim of this work was to determine the effect of different abrasive grit materials i.e. garnet, corundum and carborundum on the abrasive wear result of a commonly used in industry practice steels i.e. S235, S355, C45, AISI 304 and Hardox 500. The microstructure of the steel was investigated using light optical microscopy. Moreover, hardness was measured with Vickers hardness tester. Additionally, the size and morphology of the abrasive materials were characterized. The abrasion tests were conducted with the usage of T-07 tribotester (dry sand rubber wheel). The results demonstrate that the hardness and structure of steels and hardness of abrasive grids influenced the wear results. The abrasive wear behavior of steels was dominated by microscratching and microcutting wear mechanisms. The highest mass loss was obtained for garnet, corundum, and carborundum, respectively. The usage of various abrasives results in different abrasion resistance for each tested steel grade. The AISI 304 austenitic stainless steel presents an outstanding abrasive wear resistance while usage of corundum and Hardox 500 while using a garnet as abrasive material. The C45 carbon steel was less resistant than AISI 304 for all three examined abrasives. The lowest resistance to wear in garnet and carborundum was obtained for the S235JR and S355J2 ferritic-perlitic carbon steels and in corundum for Hardox 500 which has tempered martensitic structure.

The object of research is HfB2, ZrB2 and ceramics composition HfB2-30 % SiC and ZrB2-20 % SiC, ZrB2-20 % SiC-4 % Si3N4 obtained under high pressure, their mechanical characteristics before and after heating to high temperatures and temperatures of beginning of melting. The research was conducted in order to create new effective refractory materials for use in the aerospace industry. Therefore, the melting temperatures of sintered materials and the effect of heating on their mechanical properties were also studied. Additives (ZrB2-20 % SiC and HfB2-30 % SiC) although led to a decrease in specific gravity. But increased hardness (by 17 % and 46 % in the case of ZrB2 and HfB2, respectively) and fracture toughness (by 40 % and 21 % in the case of ZrB2 and HfB2, respectively). However, significantly reduced the onset of melting temperature in vacuum to 2150–2160 °C. Materials sintered from ZrB2 and HfB2 was not melted after heating to 2970 °C. After heating to a melting point of 2150–2160 °C (in the case of materials with additives) and to temperatures of 2970 °C (in the case of materials sintered with ZrB2 or HfB2), the hardness and fracture toughness decreased. Thus, the hardness of the material prepared from ZrB2 decreased by 19 % and its fracture toughness – by 18 %, and of that prepared from ZrB2–20 % SiC – by 46 % and 32 %, respectively. The hardness of the material prepared from HfB2 decreased by 46 %, its fracture toughness – by 55 %, and of that prepared from HfB2-30 % SiC, after heating decreased by 40 %, but its fracture toughness increased by 15 %. The sintered HfB2 (with a density of 10.4 g/cm3) before heating showed a hardness of HV(9.8 N)=21.27±0.84 GPa, HV(49 N)=19.29±1.34 and HV(98 N)=19.17±0.5, and fracture toughness K1C(9.8 N)=0.47 MH·m0.5, and ZrB2 with a density of 6.2 g/cm3 was characterized by HV(9.8 N)=17.66±0.60 GPa, HV(49 N)=15.25±1.22 GPa and HV(98 N)=15.32±0.36 GPa, K1C(9.8 N)=4.3 MH·m0.5. Material sintered with HfB2-30 % SiC (density 6.21 g/cm3) had Hv(9.8 N)=38.1±1.4 GPa, HV(49 N)=27.7±2.8 GPa, and K1C(9.8 N)=8.1 MH·m0.5, K1C(49 H)=6.8 MH·m0.5. The sintered with ZrB2-20 % SiC material had density of 5.04 g/cm3, HV(9.8 N)=24.2±1.9 GPa, HV(49 N)=16.7±2.8 GPa, K1C(49 H)=7.1 MH·m0.5. The SiC addition to the initial mixture significantly reduces the elasticity of the materials., Объектом исследования является HfB2, ZrB2 и керамический состав HfB2-30%SiC и ZrB2-20%SiC, ZrB2-20%SiC-4%Si3N4, полученные под высоким давлением, их механические характеристики до и после нагрева до высоких температур и температур начала плавления. Исследования проводились с целью создания новых эффективных тугоплавких материалов для использования в аэрокосмической промышленности. Поэтому также были исследованы температуры плавления спеченных материалов и влияние нагрева на их механические характеристики. Добавки (ZrB2-20%SiC и HfB2-30%SiC) хотя и приводили к уменьшению удельной плотности, но увеличивали твердость (на 17% и 46% в случае ZrB2 и HfB2, соответственно) и трещиностойкость (на 40% и 21% в случае ZrB2 и HfB2, соответственно). Однако они существенно снижали температуру начала плавления в вакууме до 2150–2160°С. Материалы, спеченные только из ZrB2 и HfB2, не удалось расплавить и при нагреве до 2970°С. После нагрева до начала температуры плавления 2150–2160°С (в случае материалов с добавками) и до температур 2970°С (в случае материалов, спеченных из ZrB2 или HfB2) твердость и трещиностойкость снижались. Так, твердость материала из ZrB2 уменьшалась на 19%, трещиностойкость – на 18%, а, изготовленного из ZrB2-20%SiC – на 46% и 32%, соответственно. Твердость материала из HfB2 уменьшалась на 46%, трещиностойкость – на 55%, изготовленного из HfB2-30%SiC, после нагрева уменьшалась на 40%, однако трещиностойкость росла на 15%. Спеченный HfB2 (с плотностью 10,4г/см3) до нагрева демонстрировал твердость HV(9,8Н)=21,27±0,84ГПа, HV(49Н)=19,29±1,34 и HV(98Н)=19,17±0,5, и трещиностойкость K1C(9,8Н)=6,47MН·м0.5, а ZrB2 плотностью 6,2г/см3 характеризовался HV(9,8Н)=17,66±0,60ГПа, HV(49Н)=15,25±1,22ГПа и HV(98Н)=15,32±0,36ГПа, K1C(9,8Н)=4,3MН·м0.5. Материал, спеченный из HfB2-30%SiC (плотностью 6,21г/см3), имел HV(9,8Н)=38,1±1,4ГПа, HV(49Н)=27,7±2,8ГПа, а K1C(9,8Н)=8,1MН·м0.5, K1C(49Н)=6,8MН·м0.5. Cпеченный из ZrB2-20%SiC материал имел плотность 5,04г/см3, HV(9,8Н)=24,2±1,9ГПа, HV(49Н)=16,7±2,8ГПа, K1C(49Н)=7,1MН·м0.5. Добавление SiC в исходную смесь значительно снижает эластичность материалов., Об'єктом дослідження є HfB2, ZrB2 та керамічний склад HfB2-30%SiC та ZrB2-20%SiC, ZrB2-20%SiC-4%Si3N4, отримані під високим тиском, їх механічні характеристики до та після нагріву до високих температур та температур початку плавлення. Дослідження направлене на створення нових ефективних тугоплавких матеріалів для використання в аерокосмічній промисловості. Тому також були досліджені температури плавлення спечених матеріалів і вплив нагріву на їх механічні характеристики. Добавки (ZrB2-20%SiC та HfB2-30%SiC) хоча і приводили до зменшення питомої густини, але збільшували твердість (на 17% і 46% у випадку ZrB2 та HfB2, відповідно) та тріщиностійкість (на 40% і 21% у випадку ZrB2 та HfB2, відповідно). Однак вони істотно знижували температуру початку плавлення у вакуумі до 2150–2160°С. Матеріали, спечені тільки з ZrB2 та HfB2, не вдалося розплавити і при нагріві до 2970°С. Після нагріву до початку температури плавлення 2150–2160°С (у випадку матеріалів з добавками) і до температур 2970°С (у випадку матеріалів, спечених з ZrB2 або HfB2) твердість і тріщиностійкість зменшувались. Так, твердість матеріалу з ZrB2 зменшувалась на 19%, тріщиностійкість – на 18%, а, виготовленого з ZrB2-20%SiC, – на 46% і 32%, відповідно. Твердість матеріалу з HfB2 зменшувалась на 46%, тріщиностійкість – на 55%, а виготовленого з HfB2-30%SiC після нагріву зменшувалась на 40%, однак тріщиностійкість зростала на 15%. Спечений HfB2 (з густиною 10,42г/см3) до нагріву демонстрував твердість HV(9,8Н)=21,27±0,84ГПа, HV(49Н)=19,29±1,34 і HV(98Н)=19,17±0,5, і тріщиностійкість K1C(9,8Н)=6,47MН·м0.5, а ZrB2 густиною 6,2г/см3 характеризувався HV(9,8Н)=17,66±0,60ГПа, HV(49Н)=15,25±1,22ГПа і HV(98Н)=15,32±0,36ГПа, K1C(9,8Н)=4,3MН·м0.5. Матеріал, спечений з HfB2-30%SiC (густиною 6,21г/см3), мав Hv(9,8Н)=38,1±1,4ГПа, HV(49Н)=27,7±2,8ГПа, а K1C(9,8Н)=8,1MН·м0.5, K1C(49Н)=6,8MН·м0.5. Спечений з ZrB2–20% SiC матеріал мав густину 5,04г/см3, HV(9,8Н)=24,2±1,9ГПа, HV(49Н)=16,7±2,8ГПа, K1C(49Н)=7,1MН·м0.5. Додавання SiC до вихідної суміші значно знижує еластичність матеріалів

Снижение износа защитных эпоксидных покрытий при действии потока абразивных материалов является актуальным для горно-, газодобывающей и других отраслей промышленности. Одним из основных направлений решения этой проблемы является совершенствование структуры и свойств защитных износостойких эпоксидных покрытий деталей машин и механизмов вследствие применения высокотвердых по шкале Мооса наполнителей. Для улучшения технологических свойств наполненных композиций широко используются активные эпоксидсодержащие разбавители-модификаторы (РМ), способные также совместно с эпоксидной смолой участвовать в формировании структуры и свойств износостойких эпоксидных покрытий. Цель работы — изучение влияния эпоксидсодержащих разбавителей-модификаторов ведущих производителей на структуру и свойства износостойких эпоксидных композитов, ненаполненных и содержащих наполнители с высокой твердостью по шкале Мооса, в статических условиях и при контактно-динамическом нагружении.

Представлены результаты экспериментального исследования на прочность эпоксидполиэфирного материала с добавлением карбида кремния. Варьируется состав композиционного материала (содержание полиэфирной смолы и карбида кремния, а также зернистость наполнителя). Получены составы композиционного материала на основе испытаний на сжатие. The article presents the results of experimental study on strength of epoxypolyether material with addition of silicon carbide. The composition of the composite material varies (the content of polyester resin and silicon carbide, as well as the grain content of the filler).The article presents the composite material compositions based on compression.

Нанесение покрытий на циркониевые сплавы является перспективным подходом для повышения различных свойств оболочек тепловыделяющих элементов, включая физико-механические свойства, устойчивость к коррозии и снижение радиационных повреждений. В настоящей работе покрытия SiC с толщинами 100, 200 и 300 мкм были осаждены методом селективного лазерного спекания (SLS) на подложки из сплава Zr-1Nb при мощности лазера 150 Вт. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) показала среднюю шероховатость поверхности от 3,5 до 7 мкм. Однородность и небольшая пористость покрытий наблюдается на поперечных шлифах. Анализ фазового состава покрытия выявил образование фаз карбида кремния и оксидов Al2O3, Y2O3, SiO2 и YAlO3. Результаты скретч-тестов показали отсутствие отслоений и высокую адгезию покрытия, однако наблюдались частичные откалывания и поперечные трещины. Полученные результаты указывают на необходимость дальнейших исследований по улучшению пористости поверхностной структуры покрытия и проведения других необходимых испытаний.

Искровым плазменным спеканием прекерамических бумаг с порошковым наполнителем SiC получены образцы композитов SiC и керамических композиционных материалов SiCf /SiC, армированных карбидокремниевым волокном. Исследовано влияние параметров спекания: температуры, давления, времени – на состав, структуру и механические свойства полученных материалов. Установлено, что увеличение давления, прикладываемого к исходному сырью при спекании, от 20 до 60 МПа снижает пористость полученных композитов SiC с 21.2 до 17.3% соответственно. При спекании прекерамической бумаги, послойно армированной SiC-волокнами, при 2100 °С, 60 МПа в течение 3 мин получен образец высокопрочного композита, величина прочности на изгиб и модуль Юнга которого составили 430 МПа и 297 ГПа соответственно.

Соединения, образующиеся в системе SiC-AlN, отличаются от традиционных полупроводников большей стойкостью к механическому и радиационному воздействиям. В них путем изменения состава возможно в широких пределах управлять оптическими, электрическими и структурными свойствами. Поэтому исследования, направленные на изучение механизма формирования новых широкозонных полупроводниковых твердых растворов на основе SiC иAlN, а также зависимости электрических, оптических, механических свойств, структуры и морфологии от методов их получения, имеют важное практическое значение. В работе приведены результаты получения и исследования тонких пленок на основе твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x. Получение эпитаксиальных слоев этих материалов проводили методом магнетронного и ВЧ-магнетронного распыления. Полученные пленки (SiC)1-x(AlN)xисследовались рентгенодифракционным методом (XRD). Замечено, что в исследованных образцах структура твердого раствора (SiC)1-x(AlN)xпри составе x=0.21 имеет меньшую кристалличность, чем при составе х=0.64., The compounds formed in the SiC-AlN system differ from traditional semiconductors in their greater resistance to mechanical and radiation impacts. By changing their composition, one can control optical, electrical and structural properties over a wide range. Therefore, studying the mechanism of forming new wide-gap semiconductor solid solutions based on SiC and AlN, as well as investigation of dependence of electrical, optical, mechanical properties, structure and morphology on the methods of their production is of practical importance. The paper presents the results of the preparation and study of thin films based on solid solutions (SiC)1-x(AlN)x. The epitaxial layers of these materials were obtained by the method of magnetron and HF magnetron sputtering. The obtained films (SiC)1-x(AlN)xwere studied by the X-ray diffraction method (XRD). It is shown that the structure of the solid solution (SiC)1-x(AlN)x with a composition x=0.21 has a lower crystallinity than with a composition x=0.64., Мониторинг. Наука и технологии, Выпуск 2 (48) 2021

The aim of this study was to investigate the effect of SiC additives on the sinterability and microstructure of TiB2-based ceramics. The samples were fabricated by hot pressing method at 1800 ℃. Due to the use of hot pressing, all samples reached a relative density of more than 90%. As far as TiB2-SiC composites are concerned, no formation of new substances was found in the reaction. On the other hand, X-ray diffraction (XRD) patterns as well as microstructural observations showed that the reflection intensity of silicon carbide was lower when showing X-ray diffraction patterns of samples with SiC content up to 10 vol. %. In addition, the elastic modulus and microhardness of the TiB2-SiC substances were elevated with the increase of SiC content.

В докладе рассмотрены исследования физико-механических характеристик некоторых отечественных керамических материалов подшипников. Показаны преимущества применения в узлах трения керамических материалов в сравнении со сталями., The report examines the research of physical and mechanical characteristics of some domestic ceramic bear-ing materials. The advantages of using ceramic materials in friction units in comparison with steel are shown.

Защитные покрытия предназначены для снижения окисления при экстремальных температурных условиях реактора. Данное исследование включает нанесение покрытия SiC на подложке Э110 (Zr-1Nb) в атмосфере воздуха и аргона методом селективного лазерного спекания (SLS). Испытание на высокотемпературное окисление проводили на образцах при температуре 1200 0С на воздухе в течение 600 секунд. Масса, полученная после испытания на высокотемпературное окисление, была рассчитана как 34,6 мг/см2, 31,1 мг/см2 и 22,8 мг/см2 для непокрытого образца сплава, Э110 с покрытием SiC- Э110, спеченного на воздухе, и с покрытием SiC- Э110, спеченного в атмосфере аргона соответственно. Рентгеноструктурные фазовые исследования показывают образование более 90% ZrO2 на сплаве Э110 без покрытия. SiO2 и YAlO3 составляли более 50% оксидов, образующихся на поверхности образцов, покрытых спеканием порошка SiC, после испытания на высокотемтературное окисление. Таким образом, покрытие SiC на циркониевом сплаве может играть значительную роль в снижении окисления, особенно в покрытиях, наносимых в инертной среде. Полученные результаты можно рассматривать как задел для дальнейших исследований преставляемых покрытий для защиты оболочек ядерного топлива.

Coal slag, which is a solid waste mass produced from coal combustion, is considered hazardous to the environment. Recycling coal slag is a promising way to tackle this problem. In this work, coal slag after coal gasification was synthesized by plasma treatment in a vacuum-free environment. After utilization, the synthesized samples were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG).

The possibility of using waste of semiconductor manufacturing containing silicon carbide and gallium arsenide as an effective additive in radio absorbing material preparation was established as a result of research. The resulting material meets the requirements of effective porous electromagnetic radiation absorbers of extremely high frequency range: maximum absorption and minimum reflection of electromagnetic radiation, fire safety, the minimum allowable level of toxic and hazardous substances.

Критическое значение высокотемпературных керамических покрытий заключается в их структурной целостности. На целостность, очевидно, влияет наличие дефектов, некоторые из которых могут быть нанесены как покрытия в результате технологических аберраций, тогда как другие развиваются в процессе эксплуатации. Покрытие на основе циркония является перспективным методом получения аварийно-стойкой топливной оболочки для легководных реакторов. Это исследование было мотивировано тем, чтобы оценить изготовленное покрытие с помощью легкодоступного, экономичного и быстрого подхода к неразрушающему контролю. В данном исследовании распыленный слой SiC был нанесен на подложку из сплава Zr-1Nb методом селективного лазерного спекания, а условия поверхности покрытия измерены с помощью метода иммерсионного ультразвукового контроля. Согласно полученным результатам, ультразвуковая иммерсионная методика может быть использована для контроля SiC-покрытия.

This paper proposes an economical thermal cycle of the production of ceramic articles from submicronic powders of aluminum oxide, titanium oxide, and manganese oxide. The implementation of a given cycle involves the introduction of a special aluminophosphate bond into the charge in order to reduce the temperature of firing. The optimal composition of the material for a foam-ceramic filter with the highest physical and mechanical properties has been determined; the optimal method for preparing the original charge and the baking mode have been selected.According to the results of tests under industrial conditions, the manufactured alumina filters became a decent alternative to known analogs used in aluminum metallurgy for the purification of liquid metal. The application and rational dosage of titanium dioxides, manganese, and aluminum aluminophosphate in porous ceramic compositions on an alumina base have made it possible to significantly reduce the time and, consequently, improve the productivity, of firing. The results obtained were evaluated by the level of maximum temperature in the cycle of heat treatment according to known technologies. Compared to those technologies, the developed technology ensures the growth of firing productivity when implementing the proposed solution by about 220 %.It was found that the high true density of ceramic powder requires large dispersion as the relatively large powder particles are significantly worse retained in foam films and settle.At medium (intermediate) temperatures, a large weight loss occurs at a heating rate of 10 °C/h. In this case, the decomposition progress changes in proportion to the heating speed. Changing the heating speed with temperature is the most effective technique for deparaffinization in the air. The heating time from the ambient temperature to 200 °C significantly decreases. At a certain temperature, prior to the thermal decomposition, the bond would transfer from a strongly viscous state to a liquid state, Запропоновано економний термічний цикл виробництва керамічних виробів з субмікронних порошків оксиду алюмінію, оксиду титану і оксиду марганцю. Реалізація даного циклу передбачає введення в шихту спеціальної алюмофосфатної зв’язки з метою зниження температури випалу. Встановлено оптимальний склад матеріалу для пінокерамічного фільтра з найбільш високими фізико-механічними властивостями, підібрано оптимальний метод підготовки вихідної шихти і режим спікання.За результатами випробувань в умовах виробництва виготовлені алюмооксидні фільтри склали гідну альтернативу відомим аналогам, які використовуються в металургії алюмінію для очищення рідкого металу. Завдяки застосуванню і раціональному дозуванню діоксидів титану, марганцю і алюмофосфату алюмінію в пористих керамічних композиціях на алюмооксидній основі вдалося значно скоротити час і, відповідно, підвищити продуктивність випалу. Отримані результати оцінювалися за рівнем максимальної температури в циклі термообробки відомих технологій. У порівнянні з цими технологіями розроблена технологія забезпечує зростання продуктивності випалу при реалізації пропонованого рішення приблизно на 220 %.Встановлено, що велика справжня щільність керамічного порошку вимагає великої дисперсності, так як відносно більші частки порошку істотно гірше утримуються в плівках піни і осідають.При середніх (проміжних) температурах велика втрата ваги відбувається при швидкості нагрівання 10 °С/год. При цьому хід розкладання змінюється зі швидкістю нагріву. Зміна швидкості нагріву з температурою є найбільш ефективним засобом депарафінізації в повітрі. Помітно зменшується час нагріву від температури навколишнього середовища до 200 °С. При певній температурі перед термічним розкладанням зв’язка буде переходити з сильно в’язкого стану в досить рідкий, Предложен экономный термический цикл производства керамических изделий из субмикронных порошков оксида алюминия, оксида титана и оксида марганца. Реализация данного цикла предполагает введение в шихту специальной алюмофосфатной связки с целью снижения температуры обжига. Установлен оптимальный состав материала для пенокерамического фильтра с наиболее высокими физико-механическими свойствами, подобран оптимальный метод подготовки исходной шихты и режим спекания.По результатам испытаний в условиях производства изготовленные алюмооксидные фильтры составили достойную альтернативу известным аналогам, которые используются в металлургии алюминия для очистки жидкого металла. Благодаря применению и рациональной дозировке диоксидов титана, марганца и алюмофосфата алюминия в пористых керамических композициях на алюмооксидной основе удалось значительно сократить время и, соответственно, повысить производительность обжига. Полученные результаты оценивались по уровню максимальной температуры в цикле термообработки известных технологий. В сравнении с этими технологиями разработанная технология обеспечивает рост производительности обжига при реализации предлагаемого решения примерно на 220 %.Установлено, что большая истинная плотность керамического порошка требует большой дисперсности, так как относительно более крупные частицы порошка существенно хуже удерживаются в плёнках пены и оседают.При средних (промежуточных) температурах большая потеря веса происходит при скорости нагревания 10 °С/ч. При этом ход разложения изменяется со скоростью нагрева. Изменение скорости нагрева с температурой является наиболее эффективным средством депарафинизации в воздухе. Заметно уменьшается время нагрева от температуры окружающей среды до 200 °С. При определённой температуре перед термическим разложением связка будет переходить из сильно вязкого состояния в достаточно жидкое

The most important operation in steelmaking is rational deoxidation of metal and slag, including deoxidation technology and the choice of deoxidizers. This action directly influences the number of non-metallic inclusions and their properties. The choice of both the deoxidizer type and deoxidation technology is tackled by each metallurgical enterprise in its own way. Nowadays, various metallic and nonmetallic materials used for metal deoxidation have found widespread use. These include the traditional ones – ferroalloys, pig-iron and powdered aluminum, and the wastes from metallurgical industries: aluminum, vanadium and abrasive slags, silicon carbide that have found wide application of late. At present, it has become quite obvious that the use of various types and techniques of deoxidation and out-of-furnace treatment of metal melt makes it possible to solve many problems in each specific production. In doing so,it is possible to solve the following tasks: to regulate the number and composition of non-metallic inclusions; to reduce the cost of steel due to the optimization of metallurgical processing, in relation to specific production conditions; to ensure the required quality of the products. Therefore, work aimed at further improving the methods of out-of-furnace processing in each specific production is, of course, promising and relevant. The prerequisite for the choice of deoxidation methods and the choice of deoxidizers as well as after-furnace treatment should be a comprehensive study of the metal at various stages of the metallurgical redistribution. This paper presents the results of the study of the steel production process using silicon carbide as a deoxidizer in the production of converter steel, smelted in 350 t converters with top blowing of Azovstal Iron and Steel Works. Based on the data on the chemical composition and temperature of the metal melt obtained in the conditions of oxygen conversion, using the StatSoft Statistica 10.0 application software package, the analysis of silicon carbide effect on the significance of the difference in the average chemical converter melt composition has been made, Рациональное раскисление металла и шлака, включающее технологию раскисления и выбор раскислителей, является важнейшей операцией сталеплавильного производства. Эта акция непосредственно влияет на количество неметаллических включений и их свойства. Выбор типа раскислителя и технологии раскисления каждое металлургическое предприятие решает по-своему. В настоящее время широкое применение нашли различные металлические и неметаллические материалы, используемые для раскисления металла. К ним относятся традиционные ‒ чушковый и порошкообразный алюминий, ферросплавы и нашедшие применение в последнее время отходы металлургических производств: шлаки алюминиевого, ванадиевого и абразивного производств, карбид кремния. В настоящее время стало совершенно очевидным, что использование различных видов и приемов технологии раскисления и внепечной обработки металлического расплава позволяет решать многие проблемы в каждом конкретном производстве. При этом решать следующие задачи: регулировать количество и состав неметаллических включений; снижать себестоимость стали за счет оптимизации металлургических переделов применительно к конкретным условиям производства; обеспечить требуемое качество получаемой продукции. Поэтому работы, направленные на дальнейшее совершенствование приемов внепечной обработки в каждом конкретном производстве, являются, безусловно, перспективными и актуальными. Предпосылкой для выбора приемов раскисления и выбор раскислителей внепечной обработки должно быть комплексное исследование металла на различных этапах металлургического передела. В настоящей работе представлены результаты исследования процесса производства стали с использованием карбида кремния в качестве раскислителя при производстве конвертерной стали, выплавляемой в конвертерах емкостью 350 т с верхней продувкой ЧАО «МК «Азовсталь». На основе данных о химическом составе и температуре металлического расплава, полученных в условиях кислородного конвертирования, с использованием пакета прикладных программ StatSoft Statistica 10.0 выполнен анализ влияния карбида кремния на значимость различия средних значений химического состава конвертерного расплава, Раціональне розкислювання металу і шлаку, що включає технологію розкислювання і вибір розкислювачів, є найважливішою операцією сталеплавильного виробництва. Ця акція безпосередньо впливає на кількість неметалічних включень і їх властивості. Вибір типу розкислювача і технології розкислювання кожне металургійне підприємство вирішує по-своєму. Нині широке застосування знайшли різні металеві і неметалічні матеріали, які використовуються для розкислювання металу. До них відносяться традиційні – чушковий і порошкоподібний алюміній, феросплави і ті, що знайшли застосування останнім часом – відходи металургійних виробництв: шлаки алюмінієвого, ванадієвого і абразивного виробництв, карбід кремнію. Нині стало абсолютно очевидним, що використання різних видів і прийомів технології розкислювання і позапічної обробки металевого розплаву дозволяє вирішувати багато проблем в кожному конкретному виробництві. При цьому вирішувати наступні завдання: регулювати кількість і склад неметалічних включень; знижувати собівартість сталі за рахунок оптимізації металургійних акцій стосовно конкретних умов виробництва; забезпечити необхідну якість отримуваної продукції. Тому роботи, спрямовані на подальше вдосконалення прийомів позапічної обробки в кожному конкретному виробництві, являються, безумовно, перспективними і актуальними. Передумовою для вибору прийомів розкислювання і вибір розкислювачів позапічної обробки має бути комплексне дослідження металу на різних етапах металургійної переробки. У наданій роботі представлені результати дослідження процесу виробництва сталі з використанням карбіду кремнію в якості розкислювача при виробництві конвертерної сталі, що виплавляється в конвертерах місткістю 350 т з верхнім продуванням ЧАО «МК «Азовсталь». На основі даних про хімічний склад і температуру металевого розплаву, що отримані в умовах кисневої конвертації, з використанням пакету програм StatSoft Statistica 10.0 виконаний аналіз впливу карбіду кремнію, як розкислювача, на значущість відмінності середніх значень хімічного складу конвертерного розплаву

The corrosion properties of aluminum alloys of AI-Mg, AI-Mg-Sc and Al-Ѕi systems before and after modification were studied. Tests were made for intergranular, layered corrosion and corrosion cracking of AMg6, AL4 alloys. The results showed the modification efficiency of aluminum alloys AL4 by silicon carbide. In order to stabilize the structure, increase the corrosion resistance and the performance properties of aluminum alloys, experiments were conducted on the treatment of liquid melts with nanosized compositions based on silicon carbide. The research materials were foundry and deformed aluminum alloys of AI-ЅI, AI-Mg-Ѕс, AI-Mg systems. Promising directions of modification of aluminum alloys in the world are conducted in the field of application of powder modifiers. The use of such modifiers facilitates the technological process, is environmentally safe, leads to a uniform distribution of the introduced nanocompositions over the crosssection of the casting, which increases the strength, plastic properties of the alloys and their stability. Іndustrial enterprises of Ukraine apply modification of foundry aluminum alloys with sodium salts. To increase the complex of physical and mechanical properties and to achieve the required technological characteristics, including weldability, a complex modifier was used to provide grinding of the structure of aluminum alloys Processing of aluminum melts was performed by a nanosized tablet modifier based on silicon carbide using the developed technology. A modifier with a particle size of up to 100 nm was obtained by the method of plasma chemical synthesis. The initial and modified alloys were tested for general intercrystalline and stratification corrosion by standard methods. In modified alloys found intercrystalline corrosion. Corrosion cracking did not even occur after 55 days of testing, Аннотация. Изучены коррозионные свойства алюминиевых сплавов систем АІ-Мg, АІ-Мg-Sc, Аl-Ѕі до и после модификации. Проведены испытания на межкристаллитную, расслаивающей коррозии и коррозионное растрескивание сплавов АМг6, АЛ4. Результаты показали эффективность модифицирования алюминиевых сплавов АЛ4 карбидом кремния. С целью стабилизации структуры, повышения коррозионной стойкости и эксплуатационных свойств алюминиевых сплавов проведены эксперименты по обработке жидких расплавов нанодисперсными композициями на основе карбида кремния. Материалами исследования были литейные и деформируемые алюминиевые сплавы систем АІ-Ѕі, Аі-Мg-Ѕс, АІ-Mg. Для повышения комплекса физико-механических свойств и достижения необходимых технологических характеристик, в том числе свариваемости, применяли комплексный модификатор, который обеспечивает измельчение структуры алюминиевых сплавов. Перспективные направления модификации алюминиевых сплавов в мире ведутся в области применения порошковых модификаторов. Использование таких модификаторов облегчает технологический процесс, является экологически безопасным, приводит к равномерному распределению введенных нанокомпозиций по сечению отливки, что повышает прочность, пластические свойства сплавов и их стабильность. Обработку алюминиевых расплавов проводили нанодисперсным таблетированным модификатором на основе карбида кремния по разработанной технологии. Модификатор с размером частиц до 100 нм получен способом плазмохимического синтеза. Проведено испытание исходных и модифицированных сплавов на общую межкристалитную и расслаивающей коррозии по стандартным методикам. В модифицированных сплавах не обнаружено межкристаллитной коррозии. Коррозионное растрескивание не происходило даже после 55 суток испытания., Анотація. Вивчено корозійні властивості алюмінієвих сплавів систем АІ-Мg, АІ-Мg-Sc і Аl-Ѕі до та після модифікування. Проведено випробування на загальну, міжкристалітну, розшаровну корозію та корозійне розтріскування сплавів АМг6, АЛ4. Результати показали ефективність модифікування алюмінієвих сплавів АЛ4 карбідом кремнію.

Silicon carbide is characterized by a wide range of beneficial electrophysical, anti-corrosion, and strength properties. A promising raw material for the synthesis of silicon carbide is the waste of rice production, which includes compounds of silicon and carbon-containing organic substances. The cheapness and availability of such raw materials necessitate the development of technologies to obtain silicon carbide from it. An important direction in silicon carbide synthesis technology is to obtain a high purity product. To remove impurities from rice husks, it is necessary to carry out its pre-extraction treatment. It has been established that the extraction treatment of rice husks with acid solution makes it possible to clean the raw materials from metal compounds and the excess amount of carbon-containing components. To remove impurities of metal compounds and the excess amount of carbon-containing compounds from rice husks, it has been proposed to perform the extraction with an aqueous solution of the mixture of 10 % sulfur and 15 % acetic acids. We have derived the time dependences of the degree of extraction of cellulose from rice husks. Two temporal sections of the process have been identified. It is shown that the extraction of cellulose from rice husks obeys a pseudo first-order reaction. We have calculated the constants of speed and activation energy in the course of extraction for the two time sections of the process. The activation energy of extraction over a first period is 10.75 kJ/mol; over a second period, the activation energy value is 26.10 kJ/mol. It has been established that an increase in the extraction temperature from 20 to 100 °C leads to a two-fold improvement in the process efficiency. It is shown that silicon carbide, synthesized from rice husk after its extraction treatment, is a pure crystalline material whose particles’ size is from 1 to 20 micrometers, Карбид кремния характеризуется широким спектром полезных электрофизических, антикоррозионных и прочностных свойств. В качестве сырья для синтеза карбида кремния большие перспективы имеют отходы рисового производства, в состав которых входят соединения кремния и углеродсодержащих органических веществ. Дешевизна и доступность такого сырья обусловливают необходимость разработки технологий получения из него карбида кремния. Важным направлением в технологии синтеза карбида кремния является получение продукта высокой чистоты. Для удаления примесей из рисовой шелухи необходимо проведение ее предварительной экстракционной обработки. Установлено, что экстракционная обработка рисовой шелухи кислотным раствором обеспечивает очистку сырья от соединенийметаллов и избыточного количества углеродсодержащих компонентов. Для удаления примесей соединений металлов и избыточного количества углеродсодержащих соединений из рисовой шелухи предложена экстракция водным раствором смеси 10 % серной и 15 % уксусной кислот. Получены временные зависимости степени экстракции целлюлозы из рисовой шелухи. Выделены два временных участка протекания процесса. Показано, что экстракция целлюлозы из рисовой шелухи подчиняется псевдо первому порядку реакции. Рассчитаны константы скорости и энергии активации процесса экстракции для двух временных участков процесса. Энергия активации экстракции в первом периоде составляет 10,75 кДж/моль, во втором периоде значение энергии активации составляет 26,10 кДж/моль. Установлено, что увеличение температуры экстракции от 20 до 100 °С приводит к повышению эффективности процесса в два раза. Показано, что карбид кремния, синтезированный из рисовой шелухи после ее экстракционной обработки, представляет собой чистый кристаллический материал с размером частиц от 1 до 20 микрометров, Силіцій карбід характеризується широким спектром корисних електрофізичних, антикорозійних і міцностних властивостей. В якості сировини для синтезу силіцій карбіду великі перспективи мають відходи рисового виробництва, до складу яких входять сполуки кремнію і карбонвмісних органічних речовин. Дешевизна і доступність такої сировини обумовлюють необхідність розробки технологій отримання з нього силіцій карбіду. Важливим напрямком в технології синтезу силіцій карбіду є отримання продукту високої чистоти. Для видалення домішок з рисового лушпиння необхідне проведення її попередньої екстракційної обробки. Встановлено, що екстракційна обробка рисового лушпиння кислотним розчином забезпечує очистку сировини від сполук металів і надлишкової кількості карбонвмісних компонентів. Для видалення домішок сполук металів і надлишкової кількості карбонвмісних сполук з рисового лушпиння запропонована екстракція водним розчином суміші 10 % сірчаної та 15 % оцтової кислот. Отримано часові залежності ступеня екстракції целюлози з рисового лушпиння. Виділено два часові періоди протікання процесу. Показано, що екстракція целюлози з рисового лушпиння підпорядковується псевдо першому порядку реакції. Розраховані константи швидкості та енергії активації процесу екстракції для двох часових періодів процесу. Енергія активації екстракції в першому періоді становить 10,75 кДж/моль, в другому періоді значення енергії активації становить 26,10 кДж/моль. Встановлено, що збільшення температури екстракції від 20 до 100 °С призводить до підвищення ефективності процесу в два рази. Показано, що силіцій карбід, синтезований з рисового лушпиння після її екстракційної обробки, є чистим кристалічним матеріалом з розміром частинок від 1 до 20 мікрометрів

The paper describes the scientific and technical basis of the vacuum-free plasma method for obtaining silicon carbide realized by DC arc discharge between graphite electrodes. In a series of experiments the energy supplied to the system was changed by increasing the duration of arc discharge with the constant value of current intensity (165 A); two precursor types were used: a mixture of silicon powder with X-ray amorphous carbon in the microfiber form in the first case and with carbon powder in the second case; the mass ratio in the initial mixture was Si:C = 2:1. As a result of the evaluation of the synthesis product quantitative composition, the experimental parameters that allow to achieve the maximum content of the target silicon carbide phase (up to 45%) are determined. Moreover, it was possible to determine the parameters when the only impurity phase in the product was graphite; as a result, the purification of the product from unbound carbon and thereby obtaining silicon carbide with ~99% content was successfully performed by atmospheric furnace heating at a temperature of 900 °C. This result is ensured by two factors: the presence of carbon fibers in the initial reagents mixture and a sufficient level of the supplied energy of about 216 kJ/g.

Экспериментально исследован элементный состав пленок твердых растворов на основе карби­да кремния и нитрида алюминия. Показано, что распределение AlN по поверхности и объему образцов (SiC)1-x(AlN)x в пределах погрешности микроанализатора носит однородный характер. Установлено влияние температуры осаждения на морфологию пленок (SiC)1-х(AlN)x и на их структуру. Показано, что путем изменения температуры подложки можно выращивать пленки с различной кристал­лической структурой. Определена оптимальная температура выращивания монокристаллических пленок твердых растворов(SiC)1-x(AlN)x методом магнетронного осаждения., The elemental composition of films of solid solutions based on silicon carbide and aluminum nitride was experimentally studied. The distribution of AlN over the surface and volume of (SiC)1-x(AlN)x samples is shown to be homogeneous within the microanalyzer error. The influence of the sedimentation temperature on the morphology of (SiC)1-x(AlN)x films and on their structure is established. It was shown that films with different crystal structures can be grown by varying the temperature of the substrate. The optimum temperature have been determined for growing the single-crystal films of (SiC)1-x(AlN)x solid solutions by magnetron deposition., Мониторинг. Наука и технологии, Выпуск 2 (44) 2020

В результате проведенных исследований установлена взаимосвязь химико-минерального состава сырьевых компонентов, их качественного и количественного содержания, а также формовочных свойств керамических масс, что является критериальной основой направленного синтеза пористых материалов с заданными физико-техническими свойствами.

Отчет о НИР (заключительный). Руководитель темы Е. Н. Подденежный