Введение к работе
Актуальность темы. Создание спечённых композиционных материалов с участием гексаборидов РЗМ (LaB6) актуально в связи с установленными ранее в работах кафедры эффектами: 1 – снижения работы выхода в композициях LnB6-МеdВ2; 2 – существенного понижения хрупкости в гетерофазных керамиках, реализуемых в эвтектических системах. Это связывается с возможностью минимизации размера зёрен каждой из фаз при спекании композиций с исходным dчастиц<1мкм и специфическим строением границ зёрен; открывается перспектива разработки керамик с новым комплексом свойств, сочетающих в себе термоэмиссионные и высокие термомеханические свойства, обеспечивающие их применение в экстремальных условиях службы.
Цель и задачи работы: Целью работы является разработка технологии керамик в системе LaB6-SiC-B4C-TiB2-W2B5 с применением высокодисперсных исходных соединений и изучение комплекса важнейших эксплуатационных свойств.
Основные решаемые задачи для достижения поставленной цели:
- анализ научно-технической и патентной литературы, содержащей сведения о компонентах указанной системы, фазовых равновесиях в объёме систем LaB6-SiC-B4C-TiB2-W2B5 и сведений о составе и свойствах материалов на их основе;
- изучение строения многокомпонентных систем, в которых LaB6 сосуществует с каждым из компонентов и их взаимодействие описывается эвтектической диаграммой состояния. В этом случае многокомпонентные системы (n3, LaB6-MedB2-W2B5, LaB6-B4C-MedB2-W2B5 и др) также будут описываться как эвтектические, и эвтектика должна иметь существенно более низкую температуру плавления.
- разработка технологии керамик системе LaB6-SiC-B4C-TiB2-W2B5 и изучение комплекса их физико-механических, электрофизических и термоэмиссионных свойств.
Научная новизна работы
Построены ранее неизученные диаграммы состояния двух-, и трёхкомпонентных систем. Диаграммы относятся к эвтектическому типу.
Установлен эвтектитческий тип ранее неизученных четырёх- и пятикомпонентной систем.
Установлено практическое отсутствие взаимной растворимости компонентов и химического взаимодействия во всех исследованных областях диаграмм состояния.
Усложнение фазового состава керамик (n>>2) привело к заметному торможению роста зёрен при спекании, что положительно сказывается на всех структурочувствительных параметрах материала.
Практическая значимость работы
Разработаны научно обоснованные параметры технологии получения композиционных материалов с высоким уровнем физико-механических и термоэмиссионных свойств на основе систем LaB6-SiC-B4C-TiB2-W2B5.
При технологически достижимых температурах спекания получены спеченные композиционные материалы с малой пористостью и высоким уровнем физико-механических, электрофизических и термоэмиссионных свойств, перспективные в качестве конструкционных материалов, служащих в экстремальных условиях, а также для применения в качестве катодов термоэмиссионной техники.
Изучено влияние состава на свойства материала. В зависимости от наличия и концентрации компонентов в объёме пятикомпонентной системы материалы могут применяться в качестве катодных термоэмиссионных, высокотемпературных конструкционных, износостойких.
Апробация работы и публикации
Результаты работы докладывались на Всероссийском конкурсе дипломных и квалификационных работ (Белгород, 2006), XIII Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах» (Санкт-Петербург, 2009), II Международной Самсоновской конференции «Материаловедение тугоплавких соединений» (Киев, 2010), научно-технической конференции молодых ученых «Неделя науки – 2011» (Санкт-Петербург, 2011).
По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 6 статей в журналах, входящих в перечень ВАК, тезисы 4 докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 125 страниц состоит из введения, пяти глав и выводов. Работа содержит 83 рисунка, 27 таблиц, список использованных источников, включающий 96 наименований на 8 страницах, приложение на 1 странице.
