RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 5, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Июнь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Исследование физических свойств тугоплавких карбидов металлов IV и V групп периодической таблицы Менделеева при быстром нагреве импульсом электрического тока

† , ,
Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация

Рассмотрен метод исследования теплофизических свойств тугоплавких карбидов при импульсном электрическом нагреве в течение 5—10 мкс (d$T$/d$t$ $\sim 5 \times 10^8$~К~$\rm {c^-1}$). Описаны свойства ZrC, ZrC+C, HfC, TaC+HfC в температурном диапазоне от $\sim$ 2000 до 5000 К. Приведены данные по энтальпии, удельной теплоёмкости, теплоте плавления и электрическому сопротивлению. Для всех исследованных карбидов наблюдается резкое увеличение удельной теплоёмкости твёрдой фазы за $\approx$ 300 К до начала плавления. Это может быть связано с образованием парных дефектов Френкеля в условиях короткого времени нагрева. Результаты импульсного нагрева сравниваются с литературными данными, обсуждается выбор карбидов для создания тепловой защиты.

Текст pdf (1,1 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.06.038990
Ключевые слова: импульсный нагрев, тугоплавкие карбиды, температура плавления, жидкое состояние, теплофизические свойства, электросопротивление
PACS: 64.70.D−, 65.40.−b, 81.05.Je (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.06.038990
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/6/c/
001100839200002
2-s2.0-85182870598
2022PhyU...65..597S
Цитата: Савватимский А И, Онуфриев С В, Аристова Н М "Исследование физических свойств тугоплавких карбидов металлов IV и V групп периодической таблицы Менделеева при быстром нагреве импульсом электрического тока" УФН 192 642–662 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 22 марта 2021, доработана: 1 июня 2021, 7 июня 2021

English citation: Savvatimskiy A I, Onufriev S V, Aristova N M “Physical properties of refractory carbides of metals of groups IV and V of the Mendeleev periodic table during rapid heating by an electric current pulse” Phys. Usp. 65 597–616 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.06.038990

Список литературы (109) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Wuchina E et al Electrochem. Soc. Interface 16 30 (2007)
  2. Mungiguerra S et al 2018 Intern. Energy Conversion Engineering Conf., July 2018 (Session: Thermal System Applications and Unique Environment III) (Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2018), AIAA 2018-4694
  3. Zeng Y et al Nat. Commun. 8 15836 (2017)
  4. Андриевский Р А УФН 187 296 (2017); Andrievski R A Phys. Usp. 60 276 (2017)
  5. Андриевский Р А УФН 184 1017 (2014); Andrievski R A Phys. Usp. 57 945 (2014)
  6. Storms E K The Refractory Carbides (New York: Academic Press, 1967)
  7. Косолапова Т Я Карбиды (М.: Металлургия, 1968); Пер. на англ. яз., Kosolapova T Ya Carbides; Properties, Production, and Applications (New York: Plenum Press, 1971)
  8. Toth L E Transition Metal Carbides and Nitrides (New York: Academic Press, 1971)
  9. Самсонов Г В, Упадхая Г Ш, Нешпор В С Физическое материаловедение карбидов (Киев: Наукова думка, 1974)
  10. Pierson H O Handbook of Refractory Carbides and Nitrides: Properties , Characteristics , Processing , and Applications (Park Ridge, NJ: Noyes Publ., 1996)
  11. Кржижановский Р Е, Штерн 3 Ю Теплофизические свойства неметаллических материалов. Карбиды. Справочная книга (Л.: Энергия, 1977)
  12. Котельников Р Б и др Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник (М.: Металлургия, 1969)
  13. Shabalin I L Ultra-High Temperature Materials II. Refractory Carbides I (Ta, Hf, Nb and Zr Carbides ) (Dordrecht: Springer, 2019)
  14. Touloukian Y S (Series Ed.) Thermophysical Properties of Matter (New York: IFI/Plenum, 1970-1979)
  15. Allen P B Phys. Rev. Lett. 59 1460 (1987)
  16. Brorson S D et al Phys. Rev. Lett. 64 2172 (1990)
  17. Onufriev S V, Savvatimskiy A I, Kondratyev A M High Temp. High Press. 43 217 (2014)
  18. Eggert J H et al Nat. Phys. 6 40 (2010)
  19. Лебедев С В, Савватимский А И УФН 144 215 (1984); Lebedev S V, Savvatimskii A I Sov. Phys. Usp. 27 749 (1984)
  20. Савватимский А И, Онуфриев С В УФН 190 1085 (2020); Savvatimskii A I, Onufriev S V Phys. Usp. 63 1015 (2020)
  21. Mellan T A, Duff A I, Finnis M W Phys. Rev. B 98 174116 (2018)
  22. Савватимский А И, Коробенко В Н Высокотемпературные свойства металлов атомной энергетики: цирконий, гафний и железо при плавлении и в жидком состоянии (М.: Изд. дом МЭИ, 2012)
  23. Савватимский А И, Онуфриев С В Ядерная физика и инжиниринг 6 622 (2015); Savvatimskiy A I, Onufriev S V Phys. Atom. Nucl. 79 1637 (2016)
  24. Kondratyev A et al J. Alloys Compd. 631 52 (2015)
  25. Savvatimskiy A I, Onufriev S V, Muboyadzhyan S A J. Mater. Res. 32 1287 (2017)
  26. Savvatimskiy A I et al J. Phys. Conf. Ser. 891 012318 (2017)
  27. Савватимский А И и др Изв. РАН. Сер. физ. 82 419 (2018); Savvatimskiy A I et al Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 82 363 (2018)
  28. Онуфриев С В, Савватимский А И ТВТ 56 704 (2018); Onufriev S V, Savvatimskiy A I High Temp. 56 678 (2018)
  29. Savvatimskiy A I, Onufriev S V, Muboyadzhyan S A J. Europ. Ceram. Soc. 39 907 (2019)
  30. Savvatimskiy A I et al J. Mater. Sci. 55 13559 (2020)
  31. Аристова Н М, Онуфриев С В, Савватимский А И ТВТ 58 749 (2020); Aristova N M, Onufriev S V, SavvatimskiyA I High Temp. 58 681 (2020)
  32. Бучнев Л М и др ДАН СССР 278 1109 (1984); Buchnev L M et al Sov. Phys. Dokl. 29 837 (1984)
  33. Онуфриев С В Изв. РАН 82 430 (2018); Onufriev S V Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 82 372 (2018)
  34. Korobenko V N, Rakhel A D Int. J. Thermophys. 20 1257 (1999)
  35. Григорьев И С, Мейлихов Е З (Ред.) Физические величины. Справочник (М.: Энергоатомиздат, 1991); Пер. на англ. яз., Grigoriev I S, Meilikhov E Z (Eds) Handbook of Physical Quantities (Boca Raton, FL: CRC Press, 1997)
  36. Varshney D, Shriya S Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 41 375 (2013)
  37. Onufriev S V, Savvatimskiy A I, Muboyadzhyan S A Mater. Res. Express 6 125554 (2019)
  38. Полежаев Ю В, Юревич Ф Б Тепловая защита (Под ред. А В Лыкова) (М.: Энергия, 1976)
  39. Аристова Н М, Белов Г В ТВТ 60 23 (2022); Aristova N M, Belov G V High Temp. 60 (1) (2022)
  40. Neel D S, Pears C D, Oglesby S (Jr.) "The thermal properties of thirteen solid materials to 5000°F for their destruction temperatures" Technical Report WADD-TR-60-924 (Birmingham, AL: Southern Research Institute, 1962); Neel D S, Pears C D, Oglesby S (Jr.) http://contrails.iit.edu/reports/AD0275536
  41. Westrum E F (Jr.), Feick G J. Chem. Eng. Data 8 176 (1963)
  42. McClaine L A (Ed.) "Thermodynamic and kinetic studies for a refractory materials program" Technical Report No. ASD-TDR-62-204, Pt. 2 (Cambridge, MA: Arthur D. Little, Inc, 1962); McClaine L A (Ed.) http://contrails.iit.edu/reports/7395
  43. Levinson L S J. Chem. Phys. 42 2891 (1965)
  44. Кантор П Б, Фомичев Е Н ТВТ 5 48 (1967); Kantor P B, Fomichev E N High Temp. 5 41 (1967)
  45. Болгар А С, Гусева Е А, Фесенко В В Порошковая металлургия (1) 40 (1967)
  46. Турчанин А Г, Фесенко В В Порошковая металлургия (1) 88 (1968)
  47. Шейндлин А Е, Белевич И С, Кожевников И Г ТВТ 11 666 (1973); Sheindlin A E, Belevich I S, Kozhevnikov I G High Temp. 11 599 (1973)
  48. Мебед М М, Юрчак Р П, Королев Л А ТВТ 11 427 (1973); Mebed M M, Yurchak R P, Korolev L A High Temp. 11 380 (1973)
  49. Коршунов И Г и др ТВТ 15 521 (1977)
  50. Петрова И И, Чеховской В Я ТВТ 16 1226 (1978); Petrova I I, Chekhovskoi N Y High Temp. 16 1045 (1978)
  51. Болгар А С и др "Термодинамические свойства карбида циркония в области гомогенности" Деп. в ВИНИТИ № 1162-В89, (Киев, 1989)
  52. Aristova N M Russ. J. Phys. Chem. A 94 2685 (2020)
  53. Турчанин А Г, Фесенко В В Порошковая металлургия (6) 48 (1969)
  54. Storms E K, Wagner P High Temp. Sci. 5 454 (1973)
  55. Storms E K, GriffJ High Temp. Sci. 5 291 (1973)
  56. Цхай В А Журн. физ. химии 64 689 (1990)
  57. Цхай В А Журн. физ. химии 64 2354 (1990)
  58. Fernández Guillermet A J. Alloys Compd. 217 69 (1995)
  59. Hugosson H W et al Chem. Phys. Lett. 333 444 (2001)
  60. Jackson H F, Lee W E Comprehensive Nuclear Materials (Ed.-in-Chief R J M Konings) (Amsterdam: Elsevier, 2012) p. 339
  61. Katoh Y et al J. Nucl. Mater. 441 718 (2013)
  62. Xie C et al Phys. Chem. Chem. Phys. 18 12299 (2016)
  63. Jiang M et al Sci. Rep. 7 9344 (2017)
  64. Gasparrini C et al Sci. Rep. 10 6347 (2020)
  65. Schick H L (Ed.) Thermodynamics of Certain Refractory Compounds Vol. 1, 2 (New York: Academic Press, 1966)
  66. Френкель Я И Кинетическая теория жидкостей (Л.: Наука, 1975); Пер. на англ. яз., Frenkel J Kinetic Theory of Liquids (Oxford: The Clarendon Press, 1946)
  67. Западаева Т Е, Петров В А, Соколов В В ТВТ 19 313 (1981); Zapadaeva T E, Petrov V A, Sokolov V V High Temp. 19 228 (1981)
  68. Korobenko V N, Savvatimskiy A I Russ. J. Phys. Chem. 77 1564 (2003)
  69. Коробенко В Н, Савватимский А И ТВТ 45 187 (2007); Korobenko V N, Savvatimskiy A I High Temp. 45 159 (2007)
  70. Korobenko V N, Savvatimskiy A I AIP Conf. Proc. 684 783 (2003)
  71. Savvatimskiy A I Carbon 43 1115 (2005)
  72. Savvatimskiy A I J. Phys. Condens. Matter 20 114112 (2008)
  73. Savvatimskiy A Carbon at High Temperatures (Springer Ser. in Materials Science) Vol. 134 (Cham: Springer, 2015)
  74. Manara D et al J. Eur. Ceramic Soc. 33 1349 (2013)
  75. Онуфриев С В, Савватимский А И, Янчук В И Измерительная техника (8) 49 (2011)
  76. Коробенко В Н "Экспериментальное исследование свойств жидких металлов и углерода при высоких температурах" Дисс. ... канд. физ.-мат. наук (М.: ОИВТ РАН, 2001)
  77. Reithof T, Acchione B D, Branyan E R Temperature, Its Measurement and Control in Science and Industry Vol. 3 (Ed. C M Herzfeld) Pt. 2 Applied Methods and Instruments (Ed. A I Dahl) (New York: Reinhold, 1967) p. 515
  78. Chase M W (Ed.) NIST-JANAF Themochemical Tables (J. Phys. Chem. Ref. Data, Monograph, No. 9) 4th ed. (Woodbury, NY: American Institute of Physics for the National Institute of Standards and Technology, 1998) p. 652
  79. Болгар А С, Турчанин А Г, Фесенко В В Термодинамические свойства карбидов (Киев: Наукова думка, 1973)
  80. Турчанин А Г ЖФХ 54 2962 (1980)
  81. Barin I Thermochemical Data of Pure Substances Vol. 1, 2 3rd ed. (Weinheim: VCH, 1995)
  82. Bgasheva T et al CALPHAD XLIV Intern. Conf. Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry Calphad XLIV, May 31 - June 5, 2015 Loano, Italy
  83. Levinson L S J. Chem. Phys. 40 1437 (1964)
  84. Гусева Е А и др ЖФХ 45 2948 (1971)
  85. Knyazkov A M et al High Temp. High Press. 40 (3 - 4) 349 (2011)
  86. Западаева Т Е, Петров В А, Соколов В В ТВТ 18 76 (1980); Zapadaeva T E, Petrov V A, Sokolov V V High Temp. 18 68 (1980)
  87. Sheindlin M et al Adv. Appl. Ceram. 117 (S1) s48 (2018)
  88. Андриевский Р А и др Порошковая металлургия (1) 85 (1967); Andrievskii R A et al Sov. Powder Metallurg. Metal Ceram. 6 (1) 65 (1967)
  89. Cedillos-Barraza O et al Sci. Rep. 6 37962 (2016)
  90. Климов Д А и др Тр. МАИ (46) 6 (2011); https://trudymai.ru/published.php?ID=26114
  91. Osama Gaballa Gaballa Processing Development of 4TaC-HfC and Related Carbides and Borides for Extreme Environments, Graduate Theses and Dissertations, Iowa State University (2012)
  92. Гусев А И Журн. физ. химии 59 579 (1985); Gusev A I Russ. J. Phys. Chem. 59 336 (1985)
  93. Arblaster J Anal. Bioanal. Chem. 407 6589 (2015)
  94. Deadmore D L J. Am. Cer. Soc. 48 357 (1965)
  95. Gokcen N A et al High Temp. Sci. 8 81 (1976)
  96. Hong Q-J, van de Walle A Phys. Rev. B 92 020104 (2015)
  97. Buinevich V S et al Ceramics Int. 46 (10) 16068 (2020)
  98. Potschke J et al J. Mater. Sci. 56 11237 (2021)
  99. Савватимский А И, Онуфриев С В ТВТ 58 865 (2020); Savvatimskii A I Onufriev S V High Temp. 58 778 (2020)
  100. Savvatimskii A I, Onufriev S V High Temp. 57 140 (2019)
  101. Вишневецкая И А и др ТВТ 18 523 (1980); Vishnevetskaya I A et al High Temp. 18 414 (1980)
  102. Симоненко Е П "Новые подходы к синтезу тугоплавких нанокристаллических карбидов и оксидов и получению ультравысокотемпературных керамических материалов на основе диборида гафния" Автореф. дисс. ... докт. хим. наук (М.: ИОНХ РАН, 2016)
  103. Лебедев С В, Хайкин С Э ЖЭТФ 26 723 (1954)
  104. Ushakov S V et al Materials 12 2728 (2019)
  105. Wissner-Gross A D, Freer C E Phys. Rev. Lett. 110 168702 (2013)
  106. Yeh J-W et al Adv. Eng. Mater. 6 299 (2004)
  107. Савченко А "Энтропийные эффекты в реальных системах" Атомная стратегия 110 14 (2015); Савченко А http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=6440
  108. Savchenko A Energy Nature of Configurational Entropy. Generation of Entropy and Anti-entropy Flows (Saarbrucken: LAMBERT, 2015)
  109. Fernandes C M, Senos A M R Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 29 405 (2011)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение