Получение и свойства высокоэнтропийных твердых растворов на основе боридов и силицидов c добавкой карбида кремния

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Путем свободного спекания смесей боридов и силицидов, взятых в эквимолярных соотношениях, получены высокоэнтропийные борид и силицид при температурах 2100 и 1750°С соответственно. Оценена спекаемость материалов системы SiC–(Hf0.2Ta0.2Mo0.2W0.2Nb0.2)Si2–(Hf0.2Ta0.2Zr0.2W0.2Nb0.2)B2. Отмечается, что увеличение концентрации высокоэнтропийного силицида в смеси приводит к улучшению уплотнения композитов. Изучены механические свойства полученных составов. Подтверждено, что составы с большим содержанием высокоэнтропийного силицида и борида характеризуются более высокими значениями параметров физико-механических свойств. Подтверждена стабильность высокоэнтропийных фаз в спеченной керамике. Определен диапазон температур плавления полученных материалов, который составляет от 2080 до 2700°С в зависимости от содержания высокоэнтропийного силицида, что позволяет отнести их к классу высокотемпературных.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Александр Александрович Самсоненко

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Author for correspondence.
Email: ceramic-department@yandex.ru
Russian Federation, 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 24–26/49 литера А

Сергей Валерьевич Вихман

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: ceramic-department@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3905-6143

д.т.н., доцент

Russian Federation, 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 24–26/49 литера А

Евгений Сергеевич Мотайло

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: ceramic-department@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8546-6533
Russian Federation, 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 24–26/49 литера А

References

  1. Рогачев А. С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 8. С. 807–841. https://doi.org/10.31857/S0015323020080094 [Rogachev A. S. Structure, stability and properties of high-entropy alloys // Physics of Metals and Metallurgy. 2020. V. 121. N 8. P. 733–764. https://doi.org/10.1134/S0031918X20080098].
  2. Gild J., Braun J., Kaufmann K., Marin E., Harrington T., Hopkins P., Vecchio K., Jian L. A high-entropy silicide: (Mo0.2Nb0.2Ta0.2Ti0.2W0.2)Si2 // J. Materiomics. 2019. V. 5. N 3. P. 337–343. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2019.03.002
  3. Gild J., Zhang Y., Harrington T., Jiang S., Hu T., Quinn M. C., Mellor W. M., Zhou N., Vecchio K., Luo J. High-entropy metal diborides: A new class of high-entropy materials and a new type of ultrahigh temperature ceramics // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 379–385. https://doi.org/10.1038/srep37946
  4. Monteverde F., Saraga F. Entropy stabilized single-phase (Hf,Nb,Ta,Ti,Zr)B2 solid solution powders obtained via carbo/boro-thermal reduction // J. Alloys Compd. 2020. V. 824. P. 153–164. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153930
  5. Shen X., Liu J., Li F., Zhang G. Preparation and characterization of diboride-based high entropy (Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B2–SiC particulate composites // Ceram. Int. 2019. V. 45. N 18. P. 24508–24514. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.08.178
  6. Мотайло Е. С., Лисянский Л. А., Вихман С. В., Несмелов Д. Д. Физико-механические свойства композиционной керамики в системe ZrB2–SiC–MoSi2 // Физика и химия стекла. 2022. T. 48. № 3. С. 325–333. https://doi.org/10.31857/S0132665121060263 [Motailo E. S., Lisyanskii L. A., Vikhman S. V., Nesmelov D. D. Physico-mechanical properties of composite ceramics in the ZrB2–SiC–MoSi2 systems // Phys. Chem. Glass. 2021. V. 47. N 6. P. 646–652. https://doi.org/10.1134/S1087659621060237].
  7. Несмелов Д. Д., Орданьян С. С. Экспериментальное определение температуры плавления в тугоплавких эвтектических системах методом «капли» // Огнеупоры и техническая керамика. 2017. № 10. С. 10–16.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Concentration triangle with points corresponding to the studied compositions of the SiC–(Hf0.2Ta0.2Mo0.2W0.2Nb0.2)Si2–(Hf0.2Ta0.2Zr0.2W0.2Nb0.2)B2 system.

Download (90KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Diffraction patterns of high-entropy silicide (a) and boride (b) and individual substances [ICDD PDF-2 (International Centre for Diffraction Data Powder Diffraction Files) standards database].

Download (474KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Images of high-entropy silicide (a) and boride (b), obtained by electron microscopy.

Download (236KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Diffraction patterns of sintered three-component samples (the content of components in the compositions is given in mol%).

Download (611KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Photographs of the structure of sintered (a, c, d) and fused (b, d, e) samples.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dendritic crystallization of high-entropy boride (Hf0.2Ta0.2Zr0.2W0.2Nb0.2)B2.

Download (187KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences