Preview

Вестник НЯЦ РК

Расширенный поиск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В КОМПОЗИТНЫХ Al2O3-Si3N4 КЕРАМИКАХ ПРИ ВАРИАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ СПЕКАНИЯ

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-69-76

Полный текст:

Аннотация

Целью данной работы является установление закономерностей процессов фазообразования в Al2O3-Si3N4 керамиках в диапазоне температур отжига от 800 до 1500 °С, а также определение влияния фазового состава керамик на прочностные свойства. Интерес к данному классу композитных керамик обусловлен возможностями применения их в качестве материалов для инертных матриц дисперсного ядерного топлива. Оценка фазового состава в результате термического отжига образцов была проведена с применением метода рентгенофазового анализа. В ходе проведенного анализа установлены следующие фазовые превращения: Si3N4/Al2O3 → Si3N4/Al2O3-M/Al2O3-R → Si3N4/Al2O3-R/Al2SiO5 → Al2SiO5/SiO2, согласно которым изменение температуры отжига приводит к полиморфным превращениям оксида алюминия при увеличении температуры отжига, а также формированию фазы сложного оксида типа Al2SiO5. При этом при температуре отжига выше 1400 °С наблюдается превращение типа Si3N4 → SiO2, связанное с процессами разложения нитрида кремния и его трансформации в оксид кремния при взаимодействии с воздушной средой при отжиге. Было установлено, что первичными процессами при отжиге керамик являются процессы структурного упорядочения образцов, без значительного изменения соотношения фаз.

Об авторах

Д. Б. Боргеков
НАО Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева; Институт ядерной физики МЭ РК
Казахстан

Астана; Алматы



А. Л. Козловский
НАО Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева; Институт ядерной физики МЭ РК
Казахстан

Козловский Артем Леонидович.

Астана; Алматы



Список литературы

1. Lee William E., [et al.] Nuclear applications for ultra‐high temperature ceramics and MAX phases // Ultra‐High Temperature Ceramics: Materials for Extreme Environment Applications. – 2014. – Vol. 1. – P. 391–415.

2. Lee W. E., Gilbert M., Murphy S. T., Grimes R. W. Opportunities for advanced ceramics and composites in the nuclear sector // Journal of the American Ceramic Society. – 2013. – Vol. 96.7. – P. 2005–2030.

3. Boccaccini L. V., Aiello G., Aubert J., Bachmann C., Barrett T., Del Nevo A., Vala L. Objectives and status of EUROfusion DEMO blanket studies // Fusion Engineering and Design. – 2016. – Vol. 109. – P. 1199–1206.

4. Schramm A. [et al.] High temperature wettability and corrosion of ZrO2, Al2O3, Al2O3-C, MgO and MgAlON ceramic substrates by an AZ91 magnesium alloy melt // Journal of the European Ceramic Society. – 2022. – Vol. 42, No. 6. – P. 3023–3035.

5. Nandi C. [et al.] Phase evolution in M1-xPuxO2 (0.0≤x≤ 0.6) (M= Zr, Th) as potential inert matrix fuel system under reducing and oxidizing conditions // Journal of Nuclear Materials. – 2021. – Vol. 547. – P. 152800.

6. Shelley A., Ovi M.H. Possibility of curium as a fuel for VVER-1200 reactor // Nuclear Engineering and Technology. – 2022. – Vol. 54, No. 1. – P. 11–18.

7. Kiegiel K.[ et al.] Management of Radioactive Waste from HTGR Reactors including Spent TRISO Fuel—State of the Art // Energies. – 2022. – Vol. 15, No. 3. – P. 1099.

8. Alekseeva L. S. [et al.] Mechanical Properties and Thermal Shock Resistance of Fine-Grained Nd: YAG/SiC Ceramics // Inorganic Materials. – 2022. – Vol. 58, No. 2. – P. 199–204.

9. Zhang J. [et al.] Modelling of effective irradiation swelling for inert matrix fuels // Nuclear Engineering and Technology. – 2021. – Vol. 53, No. 8. – P. 2616–2628.

10. Araya N., Madariaga J., Toledo M. Numerical modelling of a three-zone combustion for heavy fuel oil in inert porous media reactor // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol. 46, No. 43. – P. 22385–22396.

11. Ivanov I.A. [et al]. Study of the Effect of Y2O3 Doping on the Resistance to Radiation Damage of CeO2 Microparticles under Irradiation with Heavy Xe22+ Ions // Crystals. – 2021. – Vol. 11, No. 12. – P. 1459.

12. Liu Y. [et al]. Irradiation response of Al2O3-ZrO2 ceramic composite under He ion irradiation // Journal of the European Ceramic Society. – 2021. – Vol. 41, No. 4. – P. 2883–2891.

13. Gurevich V. L., Tagantsev A.K. Intrinsic dielectric loss in crystals // Adv. Phys. – 1991. – Vol. 40 (6). – P. 719–767.

14. Korneeva E.A., Ibrayeva A., van Vuuren A.J., Kurpaska L., Clozel M., Mulewska K., Zdorovets M. Nanoindentation testing of Si3N4 irradiated with swift heavy ions // Journal of Nuclear Materials. – 2021. – Vol. 555. – P. 153120.

15. Nikitina E.V., Karfidov E.A., Kazakovtseva N.A. Degradation of the Ceramics Based on MgO, Al2O3, or Si3N4 in the LiCl–KCl Melt with (Ce, Nd, U) Cl3 Additives // Russian Metallurgy (Metally). – 2021. – Vol. 2021.2. – P. 224–228.


Рецензия

Для цитирования:


Боргеков Д.Б., Козловский А.Л. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В КОМПОЗИТНЫХ Al2O3-Si3N4 КЕРАМИКАХ ПРИ ВАРИАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ СПЕКАНИЯ. Вестник НЯЦ РК. 2023;(1):69-76. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-69-76

For citation:


Borgekov D.B., Kozlovskiy A.L. INVESTIGATION OF PHASE FORMATION PROCESSES IN COMPOSITE Al2O3-Si3N4 CERAMICS WITH VARIATIONS OF SINTERING TEMPERATURE. NNC RK Bulletin. 2023;(1):69-76. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-69-76

Просмотров: 94


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)