Конференції

ФІЗИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО ОКИСНЕННЯ КОМПОЗИЦІЙНОЇ КЕРАМІКИ 

 
В.О.Лавренко 1,
 
І.О.Подчерняєва 1,
      
В.Ф. Лабунець 2
 

1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , вул. Омеляна Пріцака, 3, Київ, 03142, Україна
2 Національний Авіаційний Університет, пр. Любомира Гузара 1, Київ, 03058, Україна
sirote2910@gmail.com

Порошкова металургія - Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, 2021, #05/06
http://www.materials.kiev.ua/article/3241

Анотація

Досліджено поляризаційні залежності електрохімічного окиснення (ЕХО) компактних керамічних зразків на основі ZrB2 складів, % (мас.): ZrB2; 77 ZrB2–23 SiC; 70 ZrB2–20 SiC–10 AlN; 60 ZrB2–20 SiC–20 (Al2O3–ZrO2), — у 3%-вому розчині NaCl, що імітує морську воду. Компактні керамічні зразки пористістю 3–5% отримано методом гарячого пресування. В якості основних параметрів ЕХО розглядаються струм провідності i, струм корозії ікор (значення i, при якому зменшується di/dE за рахунок відволікання частини іонів кисню на окиснення матеріалу) і анодний потенціал Еа, при якому руйнується захисна оксидна плівка (i >  0). На основі аналізу експериментальних даних запропоновано двостадійну модель процесу ЕХО. На першій стадії (Е < Еа, і = 0) на робочій поверхні формується оксидна плівка, захисна функція якої тим вище, чим більше її термодинамічна стабільність. Друга стадія ЕХО (Е > Еа, і > 0) включає два етапи зміни струму провідності, носіями якого є негативні іони кисню. Перший етап характеризується лавиноподібним збільшенням струму при Е = Еа аж до максимального i = ікор, при якому зменшується швидкість зміни струму з ростом потенціалу аноду (di/dE). При вищих значеннях ікор (другий етап) темп наростання ікор з підвищенням Е зменшується внаслідок взаємодії кисню з досліджуваним матеріалом, тобто за рахунок окиснення. Чим вище максимальна величина ікор, тим більше стійкість матеріалу до окиснення. Згідно запропонованої моделі, найбільші значення Еа та ікор в умовах ЕХО матеріалів системи ZrB2–SiC забезпечуються добавкою AlN, за участю якої в складі захисної плівки утворюється термодинамічно стійкий муліт. Оксидна добавка Al2O3–ZrO2 збільшує стійкість матеріалу до окиснення (високі значення iкор), але не змінює склад зовнішньої плівки з боросилікатного скла. Це пояснює близькі значення анодного потенціалу матеріалів 77 ZrB2 + 23 SiC (Еа = 0,1 В) та 60 ZrB2 + + 20 SiC + 20 (68 Al2O3–32 ZrO2) (Еа = 0 В).


ALN, SIС, ZRB2, АНОДНИЙ ПОТЕНЦІАЛ, ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ОКИСНЕННЯ, СТРУМ КОРОЗІЇ, УЛЬТРАВИСОКОТЕМПЕРАТУРНА КЕРАМІКА