Механические и эксплуатационные свойства керамических композитов системы ZrB2-SiC-TaB2 в зависимости от фазового состава и типа структурной организации

Объект исследования: керамические композиты системы ZrB2-SiC-TaB2, в которых матрицей является композиционная система ZrB2-SiC, а в качестве упрочняющего компонента используются композиционные включения системы TaB2-SiC. Цель работы: Определение зависимости трещиностойкости, стойкости к абразивному изнашиванию и окислительной стойкости керамических композитов системы ZrB2-SiC-TaB2 от фазового состава и типа структурной организации. Методы исследования: растровая электронная микроскопия и рентгенофазовый анализ; определение трещиностойкости проводили согласно стандарту ASTM C1421; стойкость к абразивному изнашиванию исследуемых композитов оценивали согласно стандарту ASTM G65-04; самозалечивание поверхностных дефектов проводили при отжиге композитов на воздухе Полученные результаты и новизна: разработан технологический подход по формированию структуры «композит в композите», который характеризуется введением двухфазных композитных включений в двухфазную композитную матрицу; трещиностойкость керамики системы ZrB2-SiC-TaB2 со структурой «композит в композите» значительно превосходит трещиностойкость композитов с гомогенным распределением компонентов, что обусловлено формированием полей упругих остаточных напряжений, которые обусловлены разницей в коэффициентах теплового расширения матрицы и включений; увеличение стойкости к абразивному изнашиванию происходит за счет ингибирования образования и развития поверхностных трещин, что связано с изменением характера абразивного изнашивания с откалывания отдельных фрагментов поверхности на изнашивание по схеме сухой эрозии; выявлено, что окислительная стойкость и самозалечивание керамики системы ZrB2-SiC-TaB2 зависит от параметров структуры и локализации фазы TaB2, обладающей большей энергией активации окисления. Область применения: авиастроение, космическая отрасль, приборостроение, высокотемпературное оборудование, высокоэнергетические установки, скважинное буровое оборудование.