Nauka innov. 2012, 8(1):18–41
https://doi.org/10.15407/scin8.01.018

О.Н. Григорьев, В.В. Скороход, А.Д. Панасюк, В.А. Котенко, В.В. Личко, А.В. Коротеев, Э.В. Прилукский, В.А. Лавренко, Н.Н. Иконник
Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины, Киев

 

Разработка керамического термопрочного и коррозионностойкого материала для изготовления жаровой трубы для горелок котлов тепловых электростанций

Раздел: Научно-технические инновационные проекты Национальной академии наук Украины
Язык статьи: украинский
Аннотация: Выполнено исследование процессов спекания керамических материалов систем SiC–ZrB2, ZrB2– ZrSi2–SiC, ZrB2–МоSi2. Показано, что в присутствии дисилицидов циркония и молибдена процесс спекания активируется в результате образования жидкой фазы. Увеличение содержания SіС в обеих типах композитов (SiC–ZrB2; ZrB2–ZrSi2–SiC) повышает их механические свойства. Введение ZrSi2 в композиты ZrВ2–SiС значительно увеличивает их стойкость к коррозии. В масштабе опытно-промышленного производства отработаны технологические режимы горячего прессования пластин из керамических материалов. Изготовлен и поставлен для испытания на котле Приднепровской ТЭС (г. Днепропетровск) комплект деталей жаровой трубы из разработанной керамики, который состоит из пластин размером 200×90×13 мм.
Ключевые слова: борид циркония, карбид кремния, силициды циркония и молибдена, ультра-высокотемпературная керамика, коррозийная устойчивость, жаровая труба.

Полный текст (PDF)

 

Литература:

1. Ceramic gas turbine components development and cha racterization  ed. by M.V. Roode, M.K. Ferber, D.W. Richerson, N.Y.  ISME Press.  2003.  Vol. 2.  775 p.
2. Clougherty E.V., Hill R.J., Rhodes W.H., Peters E.T. Tech. Rept. No AFML-TR-68-190, Air Force Materials Laboratory, Wright-Paterson Air Force Base, OH, 1970.
3. Bull J., White M.J., Kaufman L. Ablation resistant zirconium and hafnium ceramics, US patent #5750450, 12 May, 1998.
4. Орданьян С.С., Дмитриев А.И., Степаненко Е.К. и др. Система SiC-TiB2  основа сверхтвердых износостойких материалов  Порошковая металургія. 1987.  No. 5.  С. 32 34.
5. Janney M.A. Mechanical properties and oxidation be havior of a hot pressed SiC-15 vol.% TiB2 composite  Amer. Ceram. Soc. Bull, 1987( 66).  P. 322 324.
6. McMurty C.H., Boeker W., Seshadri S.G. Microstructure and material properties of silicon carbide  titanium boride particulate composites  Amer. Cer. Soc. Bull, 1987(66).  P. 325 329.
7. Toshihiko T., Shigetaka W. Properties of hot pressed SiC matrix composites with internally synthesized TiB2  J. Cer. Soc. Jap. Int. Ed.  1989.  No. 97.  P. 1188 1191.
8. Yutaka O., Hoffman M.J., Petzow G. Sintering of in-situ synthesized SiC-TiB2 composites with improved fracture toughness  J. Amer. Cer. Soc.  1992.  No. 75. P. 2479 2483.
9. Ковальчук В.В., Юга А.И., Григорьев О.Н. Физико-механические и трибологические свойства материалов SiC-MeB2  Порошковая металлургия.  1992. No. 6.  С. 95 99.
10. Macley R.J., Faber K.T. R-curve behavior in SiC TiB2  Ceram. Eng. Sci. Proc.  1989.  No. 10.  P. 1350.
11. Удалов Ю.П., Валова Е.Е., Орданьян С.С. Изготовление и абразивные свойства эвтектических композиций в системе B4C-SiC-TiB2  Огнеупоры.  1995.  No. 10. С. 12 17.
12. Grigoriev O.N., Subbotin V.I., Kovalchuk V.V., Gogotsi Y.G. Structure and properties of SiC-MeB2 ceramics  J. Ma ter. Manufact.  1998.  No. 7.  P. 99 110.
13. Григорьев О.Н., Субботин В.И., Ковальчук В.В. Структура и свойства SiC-MeB2 керамики  Сб. Электронная микроскопия и прочность материалов.  Вып. 9. Киев, 1998.  С. 112 129.
14. Gogotsi Yu.G., Lavrenko V.A. Corrosion of High-Performance Ceramics, Springer-Verlag, Berlin, 1992.  180 p.
15. Sciti D., Balbo A., Bellosi A. Oxidation behaviour of a pressureless sintered HfB2 MoSi2 composite  J. Europ. Ceram. Soc.  2009.  Vol. 29.  P. 1809 1815.
16. Grigoriev O.N., Gogotsi Yu.G., Subbotin V.I. Structure and properties of SiC MeB2 ceramics  Mat. Res. Soc. Symp. Proc.  1998.  Vol. 481.  P. 249 254.
17. Grigoriev O.N., Gogotsi Yu.G., Brodnikovsky N.P., Subbotin V.I. Structural state and strength of ceramics SiC B4C MeB2 system, in Electron Microscopy and strength of materials  IPMS Publ., Kiev. 1999.  P. 129 142.
18. Григорьев О.Н., Гогоци Ю.Г., Бродниковский Н.П., Субботин В.И. Разработка и свойства керамики SiC B4C MeB2  Порошковая металлургия.  2000.  No. 5 6. С. 29 42.
19. Лавренко В.А., Дятел В.Д., Луговая Е.С. Взаимодействие материалов системы ZrB2 ZrSi2 с кислородом при высокой температуре  Порошковая металлургия.  1982.  No. 6.  С. 11 18.
20. Ланин А.Г., Федик И.И. Термопрочность материалов. Подольск: НИИ НПО «ЛУЧ», 2005.  312 с.
21. Grigoriev O.N., Galanov B.A., Kotenko V.A. et. al. Mechanical properties of ZrB2-SiC(ZrSi2) ceramics  J. Europ. Ceram. Soc.  2010.  Vol. 30.  P. 2173 2181.
22. Grigoriev O.N., Galanov B.A., Lavrenko V.A. et. al. Oxidation of ZrB2-SiC(ZrSi2) ceramics in oxygen  J. Europ. Ceram. Soc.  2010.  Vol. 30.  P. 2397 2405.
23. Григорьев О.Н., Трефилов В.И., Хорошун Л.П. Определение термических напряжений в двухфазных композитах  Материалы ΙΙΙ Всесоюз. симп. Технологические остаточные напряжения.  М.: Изд-во АН СССР, 1988.  С. 29 133.
24. Galanov B.A., Grigoriev O.N., Trefilov V.I. Ceramic matrix composites: theoretical fundamentals  Cera mic- and carbon-matrix composites  Ed. by V.I. Trefilov.  Chapman & Hall.  1995.  P. 3 29.
25. Grigoriev O.N., Koroteev A.V., Klimenko A.V. et al., Structureand strength of ceramic multilayered com po sites, in Functial Gradient Materials and Surface Layers Prepared by Fine Partile Technologies  Ed. by M.-I. Baraton and I. Uvarova.  Kluwer Acad. Press, Dor drecht. 2001.  P. 265 272.
26. Григорьев О.Н., Коротеев А.В., Клименко А.В. и др. Разработка и свойства слоистой керамики системы SiC-TiB2  Огнеупоры и техническая керамика. 2000.  No. 11.  С. 20 25.
27. Галанов Б.А., Григорьев О.Н. Аналитическая модель индентирования хрупких материалов  Электронная микроскопия и прочность материалов.  Киев, 2006. С. 4 42.
28. Галанов Б.А., Григорьев О.Н., Трунова Е.Г. Статистические характеристики контактной прочности керамики  Электронная микроскопия и прочность материалов.  Киев, 2001.  С. 125 135.
29. Григорьев О.Н., Галанов Б.А., Котенко В.А. и др. Контактная прочность и трещиностойкость хрупких материалов  Металлофизика и новейшие технологии. 2005.  No. 8.  C. 1001 1018.
30. Chamberlain A.L., Fahrenholtz W.G., Hilmas G.E. High-Strength diboride-based ceramics  J.Amer, Ceram.Soc.  2004.  Vol. 87 (6).  P. 1170 1172.