Високотемпературне окиснення композиційного матеріялу AlB<sub>12</sub>

Високотемпературне окиснення композиційного матеріялу AlB₁₂–Al

О. П. Уманський$^{1}$, В. Б. Муратов$^{1}$, В. Є. Шелудько$^{1}$, Т. В. Хомко$^{1}$, М. А. Васильковська$^{1}$, В. В. Кременицький$^{2}$, А. П. Пертко$^{3}$, В. А. Поважний$^{3}$

$^{1}$Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Технічний центр, НАН України, вул. Покровська, 13, 04070 Київ, Україна
$^{3}$Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В. П. Кухаря НАН України, вул. Академіка Кухаря, 1, 02094 Київ, Україна

Отримано: 06.06.2024; остаточний варіант - 14.10.2024. Завантажити: PDF

У статті наведено результати термічної аналізи композиту AlB₁₂–Al за ізотермічного нагрівання упродовж години за температур у 500, 600, 800, 900 і 1000°С на повітрі, а також в умовах лінійного нагріву до 1000°С за швидкости нагрівання у 5°C/хв. Зразки композиту одержано просоченням керамічного каркасу AlB₁₂ розтопом Al у вакуумі. Фазовий склад окисненої поверхні вивчено на дифрактометрі ДРОН-3М, а її елементну рентґеноспектральну аналізу проведено на СЕМ JEOL JSM-6490 LV з енергодисперсійним спектрометром INKA Energy 350XT. Вивчено зміну приросту маси від температури (16,3–406,3 мг) і товщини окалини (від 6,12 до 142 мкм). Визначено фазовий склад і показано утворення боратів Алюмінію у віскерсній модифікації. Розраховано кінетичні характеристики процесу окиснення за безперервного підйому температури з постійною швидкістю: енергію активації Е_а, а також порядок реакції (n = 0 і 1) і передекспоненційний множник k₀. Зроблено висновок про можливість використання цього композиту у якості захисного покриття для деталів, що працюють в екстремальних умовах.

Ключові слова: композит AlB₁₂–Al, високотемпературне окиснення, кінетика, термічна аналіза, мікроструктура, РФА.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i02/0167.html

PACS: 61.72.Ff, 68.37.Hk, 68.43.-h, 81.05.Je, 81.05.Mh, 81.65.Mq, 81.70.Pg

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

P. S. Kisly, V. A. Neronov, T. A. Prikhna, and Yu. V. Bevza, Boridy Alyuminiya [Aluminium Borides] (Kyiv: Naukova Dumka: 1990) (in Russian).
M. L. Whittaker, Synthesis, Characterization and Energetic Performance of Metal Boride Compounds for Insensitive Energetic Materials (Thesis of Disser. for Master Degree) (Salt Lake City: The University of Utah: 2012).
V. N. Bakulin, N. F. Dubovkin, V. N. Kotova, V. A. Sorokin, V. P. Frantskevich, and L. S. Yanovskiy, Ehnergoyomkie Goryuchie dlya Aviatsionnykh i Raketnykh Dvigateley [Energy-Intensive Fuels for Aircraft and Rocket Engines] (Moskva: Fizmatlit: 2009) (in Russian).
O. O. Vasiliev, V. B. Muratov, and T. I. Duda, Physics and Chemistry of Solid State, 18, No. 3: 358 (2017).
S. Okada and T. Atoda, J. Ceramic Association, 88, Iss. 1021: 547 (1980).
A. G. Korotkikh and I. V. Sorokin, AIP Conf. Proc., 2212, Iss. 1: 020029 (2020).
S. Adil and B. S. Murty, Thermochim. Acta, 678: 178306 (2019).
A. P. Umanskyi, M. S. Storozhenko, V. E. Sheludko, V. B. Muratov, V. V. Kremenitsky, I. S. Martsenyuk, M. A. Vasilkovskaya, A. D. Kostenko, A. A. Vasiliev, and A. E. Terentiev, Functional Mater., 28: 694 (2021).
A. P. Umanskyi, M. S. Storozhenko, V. E. Sheludko, V. B. Muratov, V. V. Kremenitsky, I. S. Martsenyuk, M. A. Vasilkovskaya, A. D. Kostenko, A. A. Vasiliev, A. E. Terentiev, and D. S. Kamenskykh, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 11: 1443 (2021).
A. P. Umanskyi, A. I. Dukhota, V. E. Sheludko, V. B. Muratov, V. V. Kremenitsky, I. S. Martsenyuk, M. A. Vasilkovskaya, A. D. Kostenko, and D. S. Kamenskykh, Functional Mater., 29: 514 (2022).
Z. Li, W. Gao, P. Kwok, S. Li, and Y. He, High Temp. Mater. Processes, 19, No. 6: 443 (2000).
Z. O. Dolgiy, W. Z. Shao, A. V. Kozyr, and S. V. Martynov, Adv. Mater. Res., 538–541: 175 (2012).
S. A. Pyachin, A. A. Burkov, N. M. Vlasova, Ye. A. Kirichenko, B. Y. Mokritskii, and E. R. Zaikova, Uchyonyye Zapiski Komsomol’skogo-na-Amure Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta, No. I-1: 49 (2017) (in Russian).
A. V. Kozyr, L. A. Konevtsov, S. V. Konovalov, S. V. Kovalenko, and. V. I. Ivashchenko, Pis’ma o Materialakh, 8, Iss. 2: 140 (2018) (in Russian).
J. Wang, M. Zhang, S. Dai, and L. Zhu, Coatings, 13, Iss. 8: 1473 (2023).
V. B. Muratov, P. V. Mazur, V. V. Garbuz, E. V. Kartuzov, and O. O. Vasiliev, Sposib Oderzhannya Poroshku Dodekaborydu Alyuminiyu AlB₁₂ [The Method of Obtaining of AlB₁₂ Aluminium Dodecaboride Powder] , Patent of Ukraine No. 107193 (Published October, 2016) (in Ukrainian).
O. P. Pertko, Yu. G. Voloshyna, A. L. Kontsevoi, and V. V. Trachevsky, J. Porous. Mater., 28: 1713 (2021).
G. P. Anastasiadi, A. V. Kokorina, and S. Yu. Kondrat’ev, Nauchno-Tekhnicheskie Vedomosti Sankt-Peterburgskogo Gosudarstvennogo Politekhnicheskogo Universiteta, 3: 161 (2014) (in Russian).
J. K. Alley and R. C. Johnson, Synthesis of Aluminium Borate Whiskers, Patent of USA No. 3350166 (Published October, 1967).
C. Reynaud, Bull. Soc. Fr. Minèral. Cristallogr., 100: 28 (1977).
V. V. Ivanov, I. A. Blokhina, and S. D. Kirik, Oxidation of Metals, 82: 71 (2014).
M. F. Hernández, G. Suárez, M. Cipollone, M. S. Conconi, E. F. Aglietti, and N. M. Rendtorff, Ceramics Int., 43, Iss. 2: 2188 (2017).
P. J. M. Gielisse and W. R. Foster, Nature, 195, No. 4836: 69 (1962).
F. Maghsoodi and R. Naghizadeh, Int. J. Appl. Ceramic Technol., 17, Iss. 3: 1241 (2020).
M. Fisch, T. Armbruster, D. Rentsch, E. Libowitzky, and T. Pettke, J. Solid State Chem., 184, Iss. 1: 70 (2011).
I. M. Astrelin, A. L. Kontsevoi, N. M. Manchuk et al., Zhurnal Neorganicheskoy Khimii, 34, No. 10: 2587 (1989) (in Russian).
E. A. Yatsenko and E. B. Dzyuba, Izvestiya Vuzov. Severo-Kavkazskiy Region. Tekhnicheskie Nauki, 3: 82 (2012) (in Russian).
A. V. Korshunov, Izvestiya Tomskogo Politekhnicheskogo Universiteta, 315, No. 3: 5 (2009) (in Russian).
R. J. Irving and I. G. Worsley, J. Less Common Metals, 16, Iss. 2: 103 (1968).
A. G. Korotkikh, K. V. Slyusarsky, and I. V. Sorokin, Khimicheskaya Fizika i Mezoskopiya, 22, No. 2: 164 (2020) (in Russian).