Interaction of SiC with Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) Oxide Composition

A. Yu. Ivannikov; Иванников А. Ю.; M. D. Mel’nikov; Мельников М. Д.; Yu. F. Kargin; Каргин Ю. Ф.; M. G. Frolova; Фролова М. Г.; A. S. Lysenkov; Лысенков А. С.; S. N. Perevislov; Перевислов С. Н.; N. V. Petrakova; Петракова Н. В.; K. A. Kim; Ким К. А.; M. A. Sevost’yanov; Севостьянов М. А.

doi:10.31857/S0044457X23600172

Interaction of SiC with Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) Oxide Composition

Authors: Ivannikov A.Y.¹, Mel’nikov M.D.¹^,2, Kargin Y.F.¹, Frolova M.G.¹, Lysenkov A.S.¹, Perevislov S.N.³, Petrakova N.V.¹, Kim K.A.¹, Sevost’yanov M.A.¹
Affiliations:
1. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences
2. Mendeleev Russian University of Chemical Technologies
3. Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 68, No 8 (2023)
Pages: 1111-1118
Section: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
URL: https://journals.rcsi.science/0044-457X/article/view/136416
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X23600172
EDN: https://elibrary.ru/MLBTKF
ID: 136416

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

We employed contact alloying in the range 1000–1860°С to study the reaction specifics between SiC and Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) oxide composition. Real-time experiments with photographic recording of the changing size and shape of the Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) sample on a SiC ceramic substrate showed that Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) compositions react with the silicon carbide substrate in the range 1720–1860°С to melt and penetrate into (impregnate) the substrate. X-ray powder diffraction patterns were measured for samples taken from the contact area of the oxide composition with SiC directly on the substrate and in a chipped-off <1-mm-deep near-surface layer. ZrС, Al2Y4O9, and Al3.21Si0.47 were formed in the contact area via redox reactions involving oxide melt, in addition to 6H-SiC, Si and Al2O3, t-ZrO2 phases, which are the initial components of the substrate and oxide composition, respectively.

Keywords

SiC, silicon carbide, ceramics, interaction

References

Шевченко В.Я., Баринов С.М. Техническая керамика. M.: Наука, 1993. 187 с.
Андрианов Н.Т. и др. Химическая технология керамики: учеб. пособие для вузов / Под ред. Гузмана И.Я. М.: ООО Риф “Стройматериалы”, 2012. 496 с.
Schwetz K.A. // Handbook of Ceramic Hard Materials. 2000. P. 683.
Фролова М.Г., Лысенков А.С., Титов Д.Д. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 8. С. 1086. https://doi.org/10.1134/S0036023621080052
Saddow S.E. Advances in Silicon Carbide. Processing and Applications. London: Artech House Inc., 2004. 435 p.
Katoh Y., Snead L.L., Szlufarska I. et al. // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2012. V. 16. P. 143. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2012.03.005
Christin F. // Adv. Eng. Mater. 2002. V. 4. P. 903. https://doi.org/10.1002/adem.200290001
Ji S., Zhang Z., Wang F. // CES Transactions on Electrical Machines and Systems. 2017. V. 1. P. 254. https://doi.org/10.23919/TEMS.2017.8086104
Casady J.B., Johnson R.W. // Solid-State Electron. 1996. V. 39. P. 1409. https://doi.org/10.1016/0038-1101(96)00045-7
Neher R., Herrmann M., Brandt K. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. V. 31. P. 175. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.09.002
Zhitnyuk S.V., Golovchenko I.A., Makarov N.A. et al. // Glass Ceram. 2013. V. 70. P. 247. https://doi.org/10.1007/s10717-013-9554-1
Abilev M., Zhilkashinova A., Pavlov A. et al. // Silicon. 2023. https://doi.org/10.1007/s12633-023-02318-5
Кхин Маунг Сое. Композиционная керамика на основе карбида кремния с эвтектическими добавками в системах Al2O3–TiO2–MnO, Al2O3–MnO–SiO2, MgO–SiO2, Al2O3(MgO)–MgO–SiO2. Дис. … канд. техн. наук. М., 2019. 110 с.
Житнюк С.В. // Тр. ВИАМ. 2019. № 3. С. 79.
Житнюк С.В. Керамика на основе карбида кремния, модифицированная добавками эвтектического состава. Дисс. … канд. тех. наук. РХТУ им. Д.И. Менделеева. М., 2014. 174 с.
Фролова М.Г., Каргин Ю.Ф., Лысенков А.С. и др. // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 9. С. 1039. https://doi.org/10.1134/S0020168520090058
Perevislov S.N., Lysenkov A.S., Titov D.D. et al // Glass Ceram. 2019. V. 75. P. 400. https://doi.org/10.1007/s10717-019-00094-6
Perevislov S.N., Tomkovich M.V., Lysenkov A.S. // Refract. Ind. Ceram. 2019. V. 59. P. 522. https://doi.org/10.1007/s11148-019-00265-6
Перевислов С.Н., Чупов В.Д., Томкович М.В. // Вопросы материаловедения. 2011. № 1. С. 123.
Grande T., Sommerset H., Hagen E. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 1997. V. 80. P. 1047.
Перевислов С.Н. // Перспективные материалы. 2013. № 10. С. 47.
Noviyanto A., Yoon D.-H. // Curr. Appl. Phys. 2013. V. 1. P. 287. https://doi.org/10.1016/j.cap.2012.07.027
Tomkovich M.V., Perevislov S.N., Panteleev I.B. et al. // Refract. Ind. Ceram. 2020. V. 60. P. 445. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-9-31-41
Фролова М.Г., Леонов А.В., Каргин Ю.Ф. и др. // Материаловедение. 2017. № 12. С. 32.
Zawrah M.F., Shaw L. // Ceram. Int. 2004. V. 30. P. 721. doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2003.07.017
Fei Y., Song X., Du L. et al. // Ceram. Int., Part A. 2022. V. 19. P. 27324. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.04.326
Baud S., Thévenot F., Pisch A. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 1. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00067-5
Baud S., Thévenot F., Chatillon C. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 9. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00068-7
Baud S., Thévenot F., Chatillon C. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 19. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00069-9
Baud S., Thévenot F., Chatillon C. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 29. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00070-5
Ihle J., Herrmann M., Adler J. // J. Eur. Ceram. Soc. 2005. V. 25. P. 987. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.04.015
Ihle J., Herrmann M., Adler J. // J. Eur. Ceram. Soc. 2005. V. 25. P. 1005. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.04.017
Grande T., Sommerset H., Hagen E. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 1997. V. 80. № 4. P. 1047.
Baud S., Thévenot F., Pisch A. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 1. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00067-5
Gadalla A., Almasry M., Kongkachuichay P. // J. Mater. Res. 1992. V. 7. P. 2585.
Samanta A.K., Dharguupta K.K., Ghatak S. // Ceram. Int. 2001. V. 27. P. 123. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(00)00050-X
Keppeler M., Reichert H.-G., Broadley J.M. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 1998. V. 18. P. 521. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(97)00163-5
Can A., Herrmann M., McLachlan D.S. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2006. V. 26. P. 1707. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2005.03.253
Borrero-López O., Ortiz A.L., Guiberteau F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2007. V. 27. P. 3351. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2007.02.190
Gomez E., Echeberria J., Iturriza I. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. V. 24. P. 2895. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2003.09.002
Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Нагорнов И.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 9. С. 1274. https://doi.org/10.31857/S0044457X20090202
Lyubushkin R.A., Sirota V.V., Ivanov O.N. // Glass Phys. Chem. 2012. V. 38. P. 137. https://doi.org/10.1134/S1087659611060101
Ayash S., Alshoufi K., Soukieh M. et al. // J. Fusion Energy. 2016. V. 35. P. 567. https://doi.org/10.1007/s10894-016-0071-4
Oelgardt C., Anderson J., Heinrich J.G. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2010. V. 30. P. 649. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2009.09.011
Dyatlova Ya., Ordanyan S.S., Osmakov A. et al. // Adv. Sci. Technol. 2010. V. 65. P. 11. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.65.11
Lakiza S.N., Lopato L.M., Shevchenko A.V. // Powder Metall. Met. Ceram. 1995. V. 33. P. 595.