Structure formation regularity of multicomponent ceramics solid solutions based on carbides.pdf Введение Сложившиеся тенденции развития исследований в области создания высокотемпературных материалов свидетельствуют о том, что в настоящее время основное внимание исследователей направлено на керамику и керамические композиты. Высокотемпературная керамика, включающая в себя в том числе карбиды переходных металлов IV-VI групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева, является потенциальным кандидатом для разработки теплонагруженных конструкций, эксплуатируемых при температурах выше 2000 °С. Карбиды переходных металлов характеризуются высокой твердостью и прочностью, высокой теплопроводностью и высокой сопротивляемостью коррозионным воздействиям. Их структура сформирована сильной ковалентной связью, которая обеспечивает высокую температуру плавления и низкую диффузию, обуславливающую стабильность свойств при высоких температурах. В 2004 г. была предложена концепция высокоэнтропийных сплавов [1-3], согласно которой выигрыш в конфигурационной энтропии за счет уменьшения энергии Гиббса способствует формированию одной кристаллической фазы, представляющей из себя неупорядоченный твердый раствор замещения. При этом подавляется образование термодинамически конкурирующих промежуточных соединений. Позднее концепция высокой энтропии была применена к другим системам, в том числе керамикам [4-7]. Энтропийные материалы обычно определяют как многокомпонентные твердые растворы замещения трех и более (но не более 20) подрешеток катионов или анионов с высокой или средней конфигурационной энтропией [2, 3, 8-11]. Твердые растворы, стабилизированные энтропией, характеризуются внутренним атомным беспорядком металлических элементов в положении катиона, что приводит к формированию сложной кристаллической структуры со значительными искажениями решетки. Искажения и термодинамическая стабильность энтропийных твердых растворов обеспечивают высокие физико-механические свойства материалов при повышенных температурах. Развитие энтропийного подхода к формированию многокомпонентных керамических твердых растворов на сегодняшний день является весьма актуальным, так как позволяет существенным образом изменить свойства получаемых материалов. Многокомпонентные керамические твердые растворы, стабилизированные энтропией, отличаются от исходных компонентов, как правило, более высокой твердостью, вязкостью разрушения, меньшей диффузионной подвижностью компонентов. Это существенно расширяет области применения материалов, начиная от электроники и химической промышленности до крупномасштабного использования, например, в узлах трибосопряжения. Однако, несмотря на большой интерес со стороны исследователей, остаются открытыми для обсуждения вопросы структурообразования керамических твердых растворов в процессе температурного воздействия. Цель данной работы - выявление закономерностей структурообразования в эквимолярных смесях карбидов металлов HfC-ZrC-TiC и HfC-ZrC-NbC при повышении температуры. Материалы и методики исследований Исследования проводились на образцах твердых растворов (Hf,Zr,Ti)C и (Hf,Zr,Nb)C. В качестве исходных компонентов для получения высокоэнтропийных керамических материалов использовались коммерческие порошки TiC, ZrC, NbC, HfC, произведенные в России. Порошки карбидов гафния и ниобия были представлены агломератами со средним размером ~ 15 мкм, сформированными частицами

Скачать электронную версию публикации