Разработка научных основ синтеза градиентных керамических материалов на основе MAX-фаз из прекерамической бумаги методом искрового плазменного спекания

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-19-00192

НазваниеРазработка научных основ синтеза градиентных керамических материалов на основе MAX-фаз из прекерамической бумаги методом искрового плазменного спекания

Руководитель Травицкий Нахум, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова керамические материалы, MAX-фазы, искровое плазменное спекание, прекерамическая бумага

Код ГРНТИ61.35.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка деталей узлов агрегатов, эксплуатируемых при высоких температурах в условиях повышенных механических нагрузок требует создания новых материалов, сочетающих в себе высокие прочностные характеристики и хорошую пластичность. На сегодняшний день активно разрабатываются неоксидные углеродные керамические композиты на основе MAX-фаз, обладающих слоистой гексагональной структурой, общий вид которых описывается формулой Mn+1AXn (М – переходный металл, А – элемент IIIA-IVA подгруппы периодической системы, Х – углерод или азот). Перспективность данных материалов обусловлена сочетанием в них свойств металла и керамики, таких как высокая температура плавления, жаропрочность, стойкость к термическим ударам, высокий модуль упругости, стойкость к окислению и коррозии, теплопроводность и механическая обрабатываемость. В тоже время поиск путей синтеза керамических композитов на основе MAX-фаз является актуальной научно-технической задачей. Одним из наиболее перспективных методов получения таких композитов является искровое плазменное спекание (ИПС), позволяющее проводить высокоскоростной синтез материалов с возможностью контроля плотности конечного изделия. Проект направлен на создание нового класса градиентных керамических материалов на основе MAX-фаз из прекерамической бумаги методом искрового плазменного спекания (ИПС). Формирование композитов из прекерамических бумаг является новым направлением синтеза материалов и открывает возможности создания градиентных структур, и получения деталей сложной формы в одном производственном цикле. Таким образом, за счет формирования градиентных структур, впервые, будут созданы керамические композиты на основе MAX-фаз систем Ti-Si-C, Ti-Al-C и (Ti,Zr)-Si-C с возможностью управления свойствами отдельных слоев. Кроме того, неотъемлемой частью проекта является исследование кинетических процессов, протекающих при искровом плазменном спекании и влияние изменения состава и пористости формируемых композитов на их физико-механические свойства.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С., Седанова Е.П., Ивашутенко А.С., Лидер А.М., Травицкий Н. Synthesis of Ti3SiC2-based composites by spark plasma sintering of preceramic papers IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Том 597, выпуск 1, номер статьи 012058 (год публикации - 2019)
10.1088/1757-899X/597/1/012058

2. Седанова Е.П., Сыртанов М.С., Кашкаров Е.Б., Юровских А.С., Травицкий Н. Ultrasonic tomography of SiC-based materials synthesized by spark plasma sintering of preceramic paper Journal of Physics: Conference Series, Том 1327, выпуск 1, номер статьи 12043 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1327/1/012043

3. Седанова Е.П., Кашкаров Е.Б., Лидер А.М., Абдуллина К.Р., Мингазова Ю.Р., Травицкий Н. SiC- and Ti3SiC2-based ceramics synthesis by spark plasma sintering of preceramic paper Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)

Публикации

1. Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С., Седанова Е.П., Ивашутенко А.С., Лидер А.М., Травицкий Н. Fabrication of Paper-Derived Ti3SiC2-Based Materials by Spark Plasma Sintering Advanced Engineering Materials, Том 22, выпуск 6, номер статьи 2000136 (год публикации - 2020)
10.1002/adem.202000136

2. Люй Цзиньчжэ, Кашкаров Е.Б., Травицкий Н., Сыртанов М.С., Лидер А.М. Sintering of MAX-phase materials by spark plasmaand other methods Journal of Materials Science, Том 56, номер 3, с. 1980-2015 (год публикации - 2020)
10.1007/s10853-020-05359-y

3. Ли К., Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С., Сенданова Е.П., Ивашутенко А., Лидер А.М., Фан П., Юань Д., Травицкий Н. Preceramic Paper-Derived SiCf/SiCpCompositesObtained by Spark Plasma Sintering: Processing,Microstructure and Mechanical Properties Materials, Том 13, Выпуск 3 (год публикации - 2020)
10.3390/ma13030607

4. Сыртанов М.С., Кашкаров Е.Б., Мурашкина Т.Л., Травицкий Н. Spark Plasma Sintering of Paper-Derived Ti3AlC2-Based Composites: Influence of Sintering Temperature Materials Science Forum, Vol. 1016, pp 1790-1796 (год публикации - 2021)

5. Седанова E.П., Кашкаров E.Б., Сыртанов M.С., Абдулина K.Р., Мингазова И.Р., Лидер A.M., TravitzkyТравицкий Н. Influence of preceramic paper composition on microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered Ti3SiC2-based composites Journal of Physics: Conference Series, 1611, 012007 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1611/1/012007

6. Седанова Е.П., Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С. Влияние состава прекерамических бумаг на микроструктуру и фазовый состав композитов на основе МАХ-фазы TI3SIC2 полученных путем искрового плазменного спекания Перспективы развития фундаментальных наук: сборник научных трудов XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Том1, С. 182-184 (год публикации - 2020)

Публикации

1. Седанова Е.П., Мурашкина Т.Л., Кроткевич Д.Г, Мингазова Ю.Р., Лидер А.М., Травицкий Н. Laminated Ti3SiC2/Zr based composites obtained by spark plasma sintering Journal of Physics: Conference Series, Том 1989, номер статьи 012040 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/1989/1/012040

2. Мингазова Ю.Р., Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С., Седанова Е.П., Кроткевич Д.Г., Травицкий Н. Formation of gradient porous composites from preceramic papers with Ti3SiC2 powder filler Journal of Physics: Conference Series, 1989, 012031 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/1989/1/012031

3. Ли К., Кашкаров Е., Ма Х., Фан Ф., Жанг К., Жанг П., Жанг Ж., Ву З., Валь Л., Лаптев Р., Лидер А., Травицкий Н., Ян Д. Microstructural Analysis of Novel Preceramic Paper-Derived SiCf/SiC Composites Materials, Том 14, выпуск 22, номер статьи 6737 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14226737

4. Кроткевич Д.Г., Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С., Седанова Е.П., Мингазова Ю.Р., Травицкий Н. High-temperature mechanical properties of preceramic paper-derived Ti3Al(Si)C2 composites obtained by spark plasma sintering Journal of Physics: Conference Series, Том 1989, номер статьи 012007 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/1989/1/012007

5. Кашкаров Е.Б., Пушилина Н.С., Сыртанов М.С., Кроткевич Д.Г., Готман И., Травицкий Н. Preceramic paper-derived SiCf/Ti3Al(Si)C2 and SiCf/Ti3SiC2 MAX-phase based laminates fabricated using spark plasma sintering Scripta Materialia, Том 194, номер статьи 113696 (год публикации - 2021)
10.1016/j.scriptamat.2020.113696

6. Кроткевич Д.Г., Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С., Мурашкина Т.Л., Лидер А.М., Шмидеке С., Травицкий Н. Preceramic paper-derived Ti3Al(Si)C2-based composites obtained by spark plasma sintering Ceramics International, Том 47, выпуск 9, страницы 12221-12227 (год публикации - 2021)
10.1016/j.ceramint.2021.01.070

7. Кроткевич Д.Г., Кашкаров Е.Б., Пушилина Н.С., Лидер А. М. , Травицкий Н. Получение ламинированных керамических композиционны материалов на основе МАХ-фаз из прекерамических бумаг Проблемы и перспективы развития металломатричных композиционных материалов : материалы Всероссийской научно- технической конференции (г. Москва, 22 октября 2021 г.), ВИАМ, 2021. – С. 55-63 (год публикации - 2021)

8. Кроткевич Д.Г. Высокотемпературные механические испытания композитов на основе Ti3Al(Si)C2, полученных искровым плазменным спеканием прекерамических бумаг Перспективы развития фундаментальных наук : сборник трудов XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 27–30 апреля 2021 г.). В 7 томах. Том 1. Физика, Т. 1. – С. 184-196 (год публикации - 2021)

9. Кроткевич Д.Г., Седанова Е.П., Кашкаров Е.Б., Лидер А.М. Получение высокопрочных композитов на основе TI3AL(SI)C2 методом искрового плазменного спекания прекерамических бумаг Наука Промышленность Оборона: труды XXII Всероссийской научно-технической конференции: в 4 т., Том 1. – С. 91-95 (год публикации - 2021)

10. Мингазова Ю.Р., Седанова Е.П. Получение градиентных композитов из прекерамических бумаг на основе МАХ-фазы TI3SIC2 Перспективы развития фундаментальных наук : сборник трудов XVIII Ме- ждународной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 27–30 апреля 2021 г.). В 7 томах. Том 1. Физика, Т. 1. – С. 229-231 (год публикации - 2021)

11. Седанова Е.П., Мурашкина Т.Л., Кашкаров Е.Б. Структурно-фазовое состояние и микроструктура композитов на основе системы Ti3SiC2/Zr, полученных искровым плазменным спеканием прекерамических бумаг Перспективы развития фундаментальных наук : сборник трудов XVIII Ме- ждународной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 27–30 апреля 2021 г.). В 7 томах. Том 1. Физика, Т. 1. – С. 304-306 (год публикации - 2021)