Search

This paper presents the results of microstructural analysis of novel preceramic paper-derived SiCf/SiC composites fabricated by spark plasma sintering. The sintering temperature and pressure were 2100/2200 °C and 60/100 MPa, respectively. The content of fibers in the composites was approx. 10 wt %. The SiCf/SiC composites were analyzed by positron annihilation methods, X-ray diffraction technology, scanning electron microscopy, and Raman spectroscopy. Longer sintering time causes the proportion of the 6H-SiC composition to increase to ~80%. The increase in sintering temperature from 2100 °C to 2200 °C leads to partial transition of 4H-SiC to 6H-SiC during the sintering process, and the long-life component of positrons indicates the formation of Si vacancies. The Raman characteristic peaks of turbostratic graphite appear in the Raman spectrum of SiC fibers, this is caused by the diffusion of carbon from the surface of the SiC fiber and the preceramic paper during the high-temperature sintering process.

This paper is devoted to proposing a new approach to the synthesis of SiC- and Ti₃SiC₂-based ceramics by using of preceramic paper as a feedstock. A preceramic paper with SiC and Ti₃SiC₂ powder fillers were sintered by spark plasma sintering (SPS) method for holding time 10 minutes under pressure 20-100 MPa. The temperature for the sintering of SiC- and Ti₃SiC₂-filled paper was 2073-2373 K and 1373-1473 K respectively. The influence of sintering parameters on the materials microstructure was analyzed by scanning electron microscopy. It was revealed that with an increase in pressure from 20 to 100 MPa, the microstructure of the materials becomes denser. It agrees with the results of measuring the density of the sintering materials by the hydrostatic weighting. The determination of Young`s modulus by the acoustic method demonstrates that with the increase of the applied pressure during SPS, Young's modulus of the synthesized SiC- and Ti₃SiC₂-ceramics increase.

Normally, the Nernst voltage calculated from the concentration of the reaction gas in the flow channel is considered to be the ideal voltage (reversible voltage) of the hydrogen-oxygen fuel cell. The Nernst voltage loss in fuel cells in most of the current literature is thought to be due to the difference in concentration of reaction gas in the flow channel and concentration of reaction gas on the catalyst layer at the time as when the high net current density is generated. Based on the Butler–Volmer equation in the hydrogen-oxygen fuel cell, this paper demonstrates that Nernst voltage loss caused by concentration difference of reaction gas in the flow channel and reaction gas on the catalyst layer at equilibrium potential. According to the relationship between the current density and the concentration difference it can be proven that Nernst voltage loss does not exist in hydrogen-oxygen fuel cells because there is no concentration difference of reaction gas in the flow channel and on the catalytic layer at equilibrium potential when the net current density is zero.

Нанесение покрытий на циркониевые сплавы является перспективным подходом для повышения различных свойств оболочек тепловыделяющих элементов, включая физико-механические свойства, устойчивость к коррозии и снижение радиационных повреждений. В настоящей работе покрытия SiC с толщинами 100, 200 и 300 мкм были осаждены методом селективного лазерного спекания (SLS) на подложки из сплава Zr-1Nb при мощности лазера 150 Вт. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) показала среднюю шероховатость поверхности от 3,5 до 7 мкм. Однородность и небольшая пористость покрытий наблюдается на поперечных шлифах. Анализ фазового состава покрытия выявил образование фаз карбида кремния и оксидов Al2O3, Y2O3, SiO2 и YAlO3. Результаты скретч-тестов показали отсутствие отслоений и высокую адгезию покрытия, однако наблюдались частичные откалывания и поперечные трещины. Полученные результаты указывают на необходимость дальнейших исследований по улучшению пористости поверхностной структуры покрытия и проведения других необходимых испытаний.

The feasibility of using the positron annihilation methods is discussed. Two main methods of electron positron annihilation - positron annihilation lifetime spectroscopy and coincidence Doppler broadening are used to characterize the materials - hydrogen accumulators.

Защитные покрытия предназначены для снижения окисления при экстремальных температурных условиях реактора. Данное исследование включает нанесение покрытия SiC на подложке Э110 (Zr-1Nb) в атмосфере воздуха и аргона методом селективного лазерного спекания (SLS). Испытание на высокотемпературное окисление проводили на образцах при температуре 1200 0С на воздухе в течение 600 секунд. Масса, полученная после испытания на высокотемпературное окисление, была рассчитана как 34,6 мг/см2, 31,1 мг/см2 и 22,8 мг/см2 для непокрытого образца сплава, Э110 с покрытием SiC- Э110, спеченного на воздухе, и с покрытием SiC- Э110, спеченного в атмосфере аргона соответственно. Рентгеноструктурные фазовые исследования показывают образование более 90% ZrO2 на сплаве Э110 без покрытия. SiO2 и YAlO3 составляли более 50% оксидов, образующихся на поверхности образцов, покрытых спеканием порошка SiC, после испытания на высокотемтературное окисление. Таким образом, покрытие SiC на циркониевом сплаве может играть значительную роль в снижении окисления, особенно в покрытиях, наносимых в инертной среде. Полученные результаты можно рассматривать как задел для дальнейших исследований преставляемых покрытий для защиты оболочек ядерного топлива.

Критическое значение высокотемпературных керамических покрытий заключается в их структурной целостности. На целостность, очевидно, влияет наличие дефектов, некоторые из которых могут быть нанесены как покрытия в результате технологических аберраций, тогда как другие развиваются в процессе эксплуатации. Покрытие на основе циркония является перспективным методом получения аварийно-стойкой топливной оболочки для легководных реакторов. Это исследование было мотивировано тем, чтобы оценить изготовленное покрытие с помощью легкодоступного, экономичного и быстрого подхода к неразрушающему контролю. В данном исследовании распыленный слой SiC был нанесен на подложку из сплава Zr-1Nb методом селективного лазерного спекания, а условия поверхности покрытия измерены с помощью метода иммерсионного ультразвукового контроля. Согласно полученным результатам, ультразвуковая иммерсионная методика может быть использована для контроля SiC-покрытия.