Звіт про науково-дослідну роботу: „НАНОКОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ SIC І SI3N4 З ФУНКЦІЄЮ САМОЗАЛІКОВУВАННЯ ДЕФЕКТІВ СТРУКТУРИ ДЛЯ КЕРАМІЧНИХ ВУЗЛІВ ТЕРТЯ, КОРОЗІЙНОСТІЙКИХ ПОКРИТТІВ І ТЕПЛОВІДВОДІВ ДОВГОТРИВАЛОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ”

Abstract

ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ – композиційні матеріали на основі ZrN – Si3N4 – TiN, SiC. МЕТА РОБОТИ – розробка технологій формування об'ємних зносостійких нанокомпозитів на основі Si3N4 з функцією самозаліковування, для вузлів тертя, що працюють в екстремальних умовах експлуатації; корозійностійкої кераміки на основі SiC для високотемпературних захисних покриттів металевих композитів, та текстурованої кераміки на основі нітриду кремнію для тепловідводів. Методи дослідження: рентгенофазовий і мікроструктурний аналіз, електронна мікроскопія, ІЧ-спектроскопія сухе тертя та тертя в агресивному середовищі. Досліджено умови консолідації композитів систем ZrN − Si3N4 та Si3N4 – ZrN – TiN методом ІПС. Встановлено, що ущільнення композитів інтенсифікує нанокристалічний TiN при Т ~ (1100 − 1300) °С. Механічні властивості композитів ZrN – Si3N4 – TiN вищі за матеріали на основі ZrN – Si3N4. У композитів з 15 та 30мас. % TiN HV10 = 20 – 22 ГПа, K1c = 5,2 – 5,8 МПа•м1/2, відповідно. На трибологічні властивості в парі з ВК6 та Si 3N4 впливає вміст ZrN, та матеріал контртіла, та їх фізико–хімічна взаємодія. Досліджено ефект самозаліковування поверхневих дефектів Si3N4 – ZrN – TiN: при сухому терті – шляхом окислення до SiО2 або Si(ОН)2 , що працює як тверде мастило; тертя у фізрозчині – утворення трибошарів Zr(ОН)2 та Ti(ОН)2; при температурах 500 – 550 °C – утворення регенеруючого ZrO2. Створена кераміка SiC – Si3N4 – Si2N2O методом ГП з активаторами спікання. Встановлені оптимальні склади та режими реакційної консолідації кераміки з однорідною високодисперсною структурою, з композиційними границями зерен. Виявлено ефект формування в міжзеренних прошарках металоподібних структур, що впливають на електрофізичні та трибологічні характеристики кераміки. Реалізовано принцип створення нового функціонального елементу на основі безкисневих тугоплавких сполук для високотемпературних термоелектричних генераторів Si2N2O методом ГП з активаторами спікання. КЛЮЧОВІ СЛОВА: КОМПОЗИЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ, САМОЗАЛІКОВУВАННЯ, ZrN – Si3N4 – TiN, ІСКРО-ПЛАЗМОВЕ СПІКАННЯ.