Філіпов Володимир Борисович. Структура та властивості композитів на основі гексабориду лантану, отриманих спрямованою кристалізацією : Дис... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.07 / НАН України; Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича. — К., 2007. — 116арк. — Бібліогр.: арк. 105-115.
Анотація до роботи:
Філіпов В.Б. Структура та властивості композитів на основі гексабориду лантану, отриманих спрямованою кристалізацією. - Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України, Київ, 2007
Робота присвячена вивченню процесів та механізмів структуроутворення, розробці та отриманню спрямованою кристалізацією самоармованих композитів на основі боридних фаз перехідних та рідкісноземельних металів типу MeІB6 - МеІІВ2 (де MeІ – Ca, La, Sm, Eu; MeІІ – Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) та визначенню оптимальних параметрів їх вирощування. Встановлено, що ці матеріали складаються з монокристалічної матриці MeІB6, що є зароджуючою та ведучою в процесі кристалізації, в якій рівномірно розподілені монокристалічні волокна або пластинки. Визначено, що при поширенні у матеріалі тріщини матриця та волокна руйнуються послідовно, причому волокна – на деякій відстані від площини руйнування матриці. Це забезпечує високу міцність та тріщиностійкість матеріалу. Показано, що наявність хімічної взаємодії між фазами так саме як відхилення від евтектичного складу, що призводить до формування прошарків надлишкової фази, змінює механізм руйнування, виключаючи витягання волокон з матриці, що суттєво зменшує тріщиностійкість. Досліджено вплив різниці між коефіцієнтами термічного розширення волокна і матриці на механічні властивості сплавів.
Досліджено емісійні властивості сплавів LaB6 - МеВ2 (де Ме – Ti, Zr, Hf). Композиційний матеріал LaB6 - ZrB2 успішно випробувано у якості елемента катода-компенсатора плазмового двигуна корекції орбіти (ОКБ «ФАКЕЛ», Росія).
Вперше спрямованою кристалізацією отримані композиційні матеріали у квазібінарних системах МеІB6 - МеІІВ2 (де MeІ – Ca, La, Sm, Eu; MeІІ – Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) з поліпшеними механічними характеристиками, що мають монокристалічну гексаборидну матрицю, яка армована монокристалічними волокнами диборида. Для всіх досліджених систем уточнені або знайдені значення евтектичного співвідношення фаз.
Встановлено, що надлишкова фаза в системах МеІB6-МеІІВ2 кристалізується у вигляді прошарків, які декорують фронт кристалізації. Це дозволяє отримувати додаткову інформацію про форму фронту кристалізації, вплив на неї параметрів процесу та положення індуктора. У сплавах зі значними відхиленнями від евтектичного співвідношення саме утворення прошарків надлишкової фази відповідає за зміну механізму руйнування та зменшення міцності.
Визначені оптимальні швидкості спрямованої кристалізації евтектичних сплавів на основі LaB6 (2,5...8 мм/хв), які забезпечують стале відведення тепла при наявності інтенсивного перемішування розплаву та стабілізацію фронту кристалізації, що приводить до формування матеріалу з однорідною дрібнокристалічною структурою.
Встановлено, що у системі LaB6 - ZrB2 роль фази, що розпочинає та визначає процес евтектичної кристалізації, виконує матрична фаза – гексаборид лантану.
За допомогою електронної мікроскопії високої роздільної здатності (HRTEM) встановлено, що у сплаві LaB6 - ZrB2 між фазами формується досконала атомна структура, а при наявності незначної кількості елементу(наприклад, Y), для якого існують тверді розчини з обома фазами, на границі між фазами утворюється перехідний прошарок.
Механізм руйнування та механічні властивості систем, що досліджувалися, визначаються ступенем відхилення складу від евтектичного співвідношення, наявністю взаємодії на міжфазній поверхні та різницею між коефіцієнтами термічного розширення. Для евтектичних матеріалів, отриманих за оптимальною технологією, руйнування відбувається у два етапи: спочатку тріщина розповсюджується через матрицю, обминаючи волокна, які потім руйнуються на деякій відстані від площини руйнування матриці.
З композиційних матеріалів на основі LaB6 - ZrB2 виготовлено експериментальні термоемісійні елементи складної форми та успішно підтверджена їх працездатність в якості катода-компенсатора плазмового двигуна корекції орбіти (Федеральне державне унітарне підприємство “ОКБ Факел”, м. Калінінград, Росія).
Публікації автора:
Падерно В.Н., Падерно Ю.Б., Мартыненко А.Н., Филиппов В.Б. Структурный аспект формирования волокновой вязкой керамики на основе боридов // Электронная микроскопия и прочность материалов, ИПМ НАН Украины, Киев. – 1995. – С. 95 - 112.
Падерно Ю.Б., Падерно В.Н., Дяченко Л.И., Филиппов В.Б. Микроструктура и кристаллография направленно закристаллизованных эвтектик LaB6 - MeIVB2 // ДАН Украины. – 1992. – № 4. – С. 65-68.
Падерно Ю.Б., Падерно В.Н., Островский Е.К., Филиппов В.Б. Особенности электронно-эмиссионных характеристик нового класса керамических материалов на основе боридов РЗМ // ДАН Украины. – 1992. – №11. – С.84-87.
Падерно В.Н., Падерно Ю.Б., Мартыненко А.Н., Филиппов В.Б. Влияние способа получения на структурообразование и разрушение псевдосплава СаВ6-TiB2 II. Бестигельное вертикальное зонное плавление // Порошковая металлургия. – 1992. – № 12. – С.87-92.
Paderno Yu., Paderno V., Filippov V. Some crystal chemistry relationships in eutectic cocrystallization of d- and f-transition metal borides // J.Alloys and Compounds. –1995. – vol. 219, №1/2. – Р. 116-118.
Paderno Yu., Paderno V., Filippov V. Some peculiarities of eutectic crystallization of LaB6-(Ti,Zr)B2 alloys // J. Solid State Chemistry. – 2000. – vol. 154. – Р.165-167.
Paderno Yu., Paderno V., Shitsevalova N., Filippov V. The peculiarities of the structure formation in directionally crystallized eutectics EuB6 - MeB2 // J. Alloys Compounds. – 2001. – №317-318. – P.367-371.
Deng H., Dickey E.C., Paderno Y., Paderno V., Filippov V., Sayir A. Crystallographic characterization and indentation mechanical properties of LaB6 - ZrB2 directionally solidified eutectics // Journal of Materials Science. – 2004. – vol. 39. – P. 5987 – 5994.
The primary phase part in microstructure formation of “in-situ” eutectic composite of LaB6-ZrB2 / A.A.Ereshchenko, Yu.B.Padern , V.B.Filippov, V.N.Paderno / Functonal materials, Vol.12, No.4, 2005 .- p.781-785
Падерно Ю.Б., Падерно В.Н., Филиппов В.Б., Трефилов В.И., Пилянкевич А.Н., Мильман Ю.В. Конструкционный керамический материал / № 1776025 с приоритетом от 11.04.1989 г.
Ю Падерно Ю.Б., Падерно В.Н., Островский Е.К., Филиппов В.Б., Матвеев Ю.Я., Копылов И.Ф., Мартыненко А.Н. Способ получения термоэмиссионного материала на основе гексаборида лантана / № 1829455 с приоритетом от 11.04.1990 г.
