ПОВЕРХНОСТНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ZrB2—HfB2—SiC ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДОЗВУКОВОГО ПОТОКА ДИССОЦИИРОВАННОГО АЗОТА, СОДЕРЖАЩЕГО 5 мол. % СО2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Ультравысокотемпературная керамика на основе диборидов циркония и гафния вызывает большой научно-технический интерес, поскольку может быть весьма перспективной, в том числе как компонент спускаемых аппаратов для освоения космического пространства. С целью исследования особенностей поведения керамики под воздействием высокоскоростных потоков диссоциированных газов сложного состава, установления влияния на него модифицирования системы ZrB2—HfB2—SiC углеродными нанотрубками изучен процесс поверхностной деградации под воздействием дозвукового потока диссоциированного азота, содержащего 5 мол. % СО2. Установлено, что несмотря на относительно невысокое содержание СО2 в составе азотной плазмы, процесс окисления поверхности доминирует над процессами преобразования исходных ZrB2/HfB2 в твердые растворы на основе монокарбонитридов этих металлов. Отмечено, что в данном случае на поверхности не происходит формирование защитного слоя силикатного стекла, как это отмечалось для аналогичных материалов под воздействием дозвуковых потоков диссоциированного воздуха при температуре <1750—1800°С.

Об авторах

Е. П Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

А. В Чаплыгин

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: chaplygin@ipmnet.ru
Москва, Россия

А. С Лысенков

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

И. А Нагорнов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

И. В Лукомский

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

А. С Мокрушин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

Н. П Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

А. Ф Колесников

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

Н. Т Кузнецов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ep_simonenko@mail.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Simonenko E.P., Sevast’yanov D. V., Simonenko N.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2013. V. 58. № 14. P. 1669. https://doi.org/10.1134/S003602361340039
  2. Squire T.H., Marschall J. // J. Eur. Ceram. Soc. 2010. V. 30. № 11. P. 2239. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.01.026
  3. Baipai S., Dubey S., Venkateswaran T. et al. // Chem. Eng. J. 2024. V. 495. P. 153387. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.153387
  4. Parthasarathy T.A., Perry M.D., Ciubiuk M.K. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2013. V. 96. № 3. P. 907. https://doi.org/10.1111/jace.12180
  5. Zhao K., Ye F., Cheng L. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2023. V. 43. № 16. P. 7241. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.07.046
  6. Thimmappa S.K., Golla B.R., VV B.P. // Silicon. 2022. V. 14. № 18. P. 12049. https://doi.org/10.1007/s12633-022-01945-8
  7. Nisar A., Hassan R., Agarwal A. et al. // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 7. P. 8852. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.12.199
  8. Meng J., Fang H., Wang H. et al. // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2023. V. 20. № 3. P. 1350. https://doi.org/10.1111/ijac.14336
  9. Silvestroni L., Savino R., Cecere A. et al. // Compos. Part. A: Appl. Sci. Manuf. 2024. V. 185. P. 108293. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2024.108293
  10. Ni D., Cheng Y., Zhang J. et al. // J. Adv. Ceram. 2022. V. 11. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1007/s40145-021-0550-6
  11. Mungiguerra S., Cecere A., Savino R. et al. // Corros. Sci. 2021. V. 178. P. 109067. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109067
  12. Sonber J.K., Murthy T.S.R.C., Majundar S. et al. // Mater. Perform. Charact. 2021. V. 10. № 2. P. 20200133. https://doi.org/10.1520/MPC20200133
  13. Cordeiro J.C., Zuzelski M., Hart J. et al. // Sol. Energy. 2025. V. 286. P. 113148. https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.113148
  14. Barbarossa S., Orrià R., Cao G. et al. // J. Alloys Compd. 2023. V. 935. P. 167965. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167965
  15. Kumar P.R., Hasan M.A., Dey A. et al. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. № 24. P. 13581. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c01984
  16. Paksoy A., Yidurim I.D., Arabi S. et al. // J. Alloys Compd. 2024. V. 983. P. 173749. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.173749
  17. Mahmood D.S.A., Khan A.A., Munot M.A. et al. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. V. 146. P. 012002. https://doi.org/10.1088/1757-899X/146/1/012002
  18. Lonné Q., Glandut N., Lefort P. // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. № 4. P. 955. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.10.027
  19. Morris B.A., Povolny S.J., Seidel G.D. et al. // Open Ceram. 2023. V. 15. P. 100382. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2023.100382
  20. Wang S., Chen H., Li Y. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2023. V. 43. № 9. P. 3905. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.02.070
  21. Kim S.Y., Sesso M.L., Franks G. V. // J. Eur. Ceram. Soc. 2023. V. 43. № 5. P. 1762. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.12.027
  22. Povolny S.J., Seidel G.D., Tallon C. // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 8. P. 11502. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.006
  23. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Sevastyanov V.G. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 14. P. 1772. https://doi.org/10.1134/S00360236184005X
  24. Gardini D., Backman L., Kaczmarek P. et al. // Compos. Part. B: Eng. 2024. V. 277. P. 111373. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111373
  25. Mungiguerra S., Silvestroni L., Savino R. et al. // Corros. Sci. 2022. V. 195. P. 109955. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109955
  26. He L., Wu J., Meng Q. et al. // Mater. Today Commun. 2025. V. 42. P. 111391. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111391
  27. Zoli L., Servadei F., Failla S. et al. // J. Adv. Ceram. 2024. V. 13. № 2. P. 207. https://doi.org/10.26599/JAC.2024.9220842
  28. Chen Y. // Ceram. — Silikaty. 2023. V. 67. № 3. P. 260. https://doi.org/10.13168/cs.2023.0026
  29. Tripathi S., Bhadauria A., Tiwari A. et al. // Diam. Relat. Mater. 2023. V. 140. P. 110537. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.110537
  30. Dubey S., S A., Nisar A. et al. // Scr. Mater. 2022. V. 218. P. 114776. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.114776
  31. Mehdipour M., Balak Z., Azizieh M. et al. // JOM. 2025. V. 77. № 4. P. 2001. https://doi.org/10.1007/s11837-024-07013-3
  32. Simonenko E.P., Kolesnikov A.F., Chaplygin A.V. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 17. P. 13634. https://doi.org/10.3390/ijms241713634
  33. Feltrin A.C., De Bona E., Karacasulu L. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2025. V. 45. № 5. P. 117132. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.117132
  34. Hoque M.S. Bin, Milich M., Akhanda M.S. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2023. V. 43. № 11. P. 4581. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.03.065
  35. Cheng Y., Zhou L., Liu J. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2023. V. 106. № 8. P. 4997. https://doi.org/10.1111/jace.19128
  36. Qin M., Gild J., Hu C. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 15. P. 5037. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.05.040
  37. Gild J., Zhang Y., Harrington T. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 37946. https://doi.org/10.1038/srep37946
  38. Geraksiev N.S. // J. Phys. Conf. Ser. 2019. V. 1390. № 1. P. 012121. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1390/1/012121
  39. Kekelidze V.D., Matveev V.A., Meshkov I.N. et al. // Phys. Part. Nucl. 2017. V. 48. № 5. P. 727. https://doi.org/10.1134/S1063779617050239
  40. Sissakian A.N., Kekelidze V.D., Sorin A.S. // Nucl. Phys. A. 2009. V. 827. № 1–4. P. 630c. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2009.05.138
  41. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Kolesnikov A.F. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 12. P. 2050. https://doi.org/10.1134/S0036023622618606
  42. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Kolesnikov A.F. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 9. P. 1405. https://doi.org/10.1134/S00360236226190014X
  43. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Kolesnikov A.F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. № 1. P. 30. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.09.020
  44. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Gordeev A.N. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 4. P. 1093. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.023
  45. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Gordeev A.N. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 10. P. 1345. https://doi.org/10.1134/S0036023618100170
  46. Simonenko E.P., Papynov E.K., Shichalin O.O. et al. // Ceramics. 2024. V. 7. № 4. P. 1566. https://doi.org/10.3390/ceramics7040101
  47. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Chaplygin A.V. et al. // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2025. V. 130. P. 107139. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2025.107139
  48. Simonenko E.P., Kolesnikov A.F., Chaplygin A.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. V. 69. № 4. P. 517. https://doi.org/10.1134/S0036023624600825
  49. Chaplygin A.V., Simonenko E.P., Kotov M.A. et al. // Plasma. 2024. V. 7. № 2. P. 300. https://doi.org/10.3390/plasma7020017
  50. Chaplygin A., Simonenko E., Simonenko N. et al. // Int. J. Therm. Sci. 2024. V. 201. P. 109005. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2024.109005
  51. Kolesnikov A.F., Kuznetsov N.T., Murav'eva T.I. et al. // Fluid Dyn. 2022. V. 57. № 4. P. 513. https://doi.org/10.1134/S0015462822040061
  52. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Kolesnikov A.F. et al. // Materials (Basel). 2022. V. 15. № 23. P. 8507. https://doi.org/10.3390/ma15238507
  53. Simonenko E.P., Chaplygin A.V., Simonenko N.P. et al. // Ceramics. 2025. V. 8. № 2. P. 67. https://doi.org/10.3390/ceramics8020067
  54. Gilman J.J. // J. Appl. Phys. 1970. V. 41. № 4. P. 1664. https://doi.org/10.1063/1.1659089
  55. Wong-Ng W., Hubbard C.R. // Powder Diffr. 1987. V. 2. № 04. P. 242. https://doi.org/10.1017/S0885715600012884
  56. Kawamura T. // Mineral. J. 1965. V. 4. № 5. P. 333. https://doi.org/10.2465/minerj1953.4.333
  57. Chaplygin A.V., Vasil'evskii S.A., Galkin S.S. et al. // Phys. Kinet. Gas Dyn. 2022. V. 23. № 2. P. 38. https://doi.org/10.33257/PhChGD.23.2.990
  58. Gordeev A. // VKI, RTO AVT/VKI Spec. Course Meas. Tech. High Enthalpy Plasma Flows 1999. https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADP010736
  59. Bechelany M., Brioude A., Cornu D. et al. // Adv. Funct. Mater. 2007. V. 17. № 6. P. 939. https://doi.org/10.1002/adfm.200600816
  60. Quintard P.E., Barberis P., Mirgorodsky A.P. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2002. V. 85. № 7. P. 1745. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2002.tb00346.x
  61. Wu R., Zhou B., Li Q. et al. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2012. V. 45. № 12. P. 125304. https://doi.org/10.1088/0022-3727/45/12/125304

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025