ҚАҚТАУ ТЕМПЕРАТУРАСЫНЫҢ ӨЗГЕРУІ КЕЗДЕ КОМПОЗИТТІК Al₂O₃-Si₃N₄ КЕРАМИКАЛАРЫНДАҒЫ ФАЗАЛЫҚ ТҮЗІЛУ ПРОЦЕСТЕРІН ЗЕРТТЕУ

Бұл жұмыстың мақсаты – қақтау температурасының 800–1500 °С диапазонында өзгеруі кезінде Al₂O₃-Si₃N₄ керамикаларындағы фазалық түзілу процестерінің заңдылықтарын анықтау, сондай-ақ фазалық құрамның керамиканың беріктік қасиеттеріне әсерін анықтау. Композиттік керамиканың осы класына қызығушылық оларды дисперсті ядролық отынның инертті матрицалары үшін материалдар ретінде пайдалану мүмкіндігіне байланысты. Үлгілерді термиялық күйдіру нәтижесінде олардың фазалық құрамы мен динамикасының өзгеруін бағалау рентгендік фазалық талдау әдісін қолдана отырып жүргізілді. Талдау барысында келесі фазалық түрлендірулер анықталды: Si₃N₄/Al₂O₃ → Si₃N₄/Al₂O₃-M/Al₂O₃-R → Si₃N₄/Al₂O₃-R/Al₂SiO₅ → Al₂SiO₅/SiO₂, бұған сәйкес күйдіру температурасының өзгеруі күйдіру температурасының жоғарылауымен алюминий оксидінің полиморфты түрленуінің өзгеруіне, сондай-ақ күрделі Al₂SiO₅ типті оксид фазасының түзілуіне әкеледі. Сонымен қатар, күйдіру температурасы 1400 °С-ден жоғары болған кезде кремний нитридінің ыдырау процестерімен және оны күйдіру кезінде ауамен әрекеттесіп кремний оксидіне айналуымен байланысты оның Si₃N₄ → SiO₂ түріне айналуы байқалады. Сондай-ақ, ұсынылған мәліметтерге сәйкес, керамиканы күйдірудің басты процестері фазалық арақатынасын айтарлықтай өзгертпестен үлгілерді құрылымдық реттеу процестері болып табылатындығы анықталды.

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.