Отправить статью по E-mail Уплотнение сверхтугоплавкой карбидной керамики с помощью лазерного переплава для лазерно-индуцированной масс-спектрометрии
- Авторы: Фролов А.М.1, Вервикишко П.С.1, Бгашева Т.В.1, Петухов С.В.1, Булава А.С.1, Брыкин М.В.1, Шейндлин М.А.1
-
Учреждения:
- Объединенный институт высоких температур РАН
- Выпуск: Том 19, № 6 (2025)
- Страницы: 444-453
- Раздел: Технологии и технологическое оборудование
- URL: https://journals.eco-vector.com/1993-7296/article/view/694202
- DOI: https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2025.19.6.444.453
- ID: 694202
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Представлена методика модификации поверхностного слоя образцов из смешанного карбида тантала–гафния для получения образцов с предельно высокой плотностью, необходимых для уверенной реализации экспериментов по масс-спектрометрии пара, образующегося при лазерно-индуцированном испарении. Получение таких образцов проводилось путем переплава поверхностного слоя керамики из карбида тантала–гафния с использованием серии субсекундных лазерных импульсов. Анализ полученных областей переплава показал, что область закристаллизованного расплава представляет собой однофазный смешанный карбид – твердый раствор системы HfC–TaC, который характеризуется высокой однородностью распределения тантала и гафния во всей переплавленной области. С помощью времяпролетной масс-спектрометрии была изучена эволюция компонентов пара при лазерно-индуцированном испарении предварительно переплавленного карбида, которая показала хорошую корреляцию с температурой поверхности в отличие от экспериментов с исходной керамикой.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Александр Михайлович Фролов
Объединенный институт высоких температур РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: m.froloff@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3091-9451
к. ф.- м. н., с. н. с., лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваПавел Сергеевич Вервикишко
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: miptbusiness@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4527-6524
с. н. с., лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваТатьяна Владимировна Бгашева
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: 1.8.1@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5258-0153
научный сотрудник, лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваСергей Владимирович Петухов
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: petuhov.sergey@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-3852-1314
вед. инженер, лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваАлександр Сергеевич Булава
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: bulava.as@phystech.edu
ORCID iD: 0009-0005-4804-7056
стаж.-иссл., лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваМихаил Владимирович Брыкин
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: mbrykin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8046-888X
к. ф.- м. н., с. н. с., лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваМихаил Александрович Шейндлин
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: sheindlin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4960-7757
д. ф.- м. н., зав. лаб., лаборатория экстремальных энергетических воздействий
Россия, МоскваСписок литературы
- Frolov A., Bulava A., Petukhov S., Tarasova M., Sheindlin M. Mass spectrometric study of the laser-evaporated TaC–ZrC mixed carbide up to 4550 K. J. Am. Ceram. Soc. 2025. doi: 10.1111/jace.20597.
- Peters A.B., Zhang D., Chen S., Ott C., Oses C., Curtarolo S., McCue I., Pollock T. M., Eswarappa Prameela S. Materials design for hypersonics. Nat. Commun. 2024.15; 3328. doi: 10.1038/s41467-024-46753-3.
- Savvatimskiy A.I., Onufriev S. V., Sedegov A. S., Yudin S. N., Moskovskikh D. O. Thermophysical Properties of High-entropy Carbide (HfTaTiNbZr)C at Temperatures of 2500–5500 K, High Temp. 60 (2022) 612–615. doi: 10.1134/S0018151X2205011X.
- Sheindlin M. A., Brykin M. V., Bgasheva T. V., Vasin A. A., Vervikishko P. S., Petukhov S. V., Frolov A. M. Ultra-High Temperature Carbides Under Irradiation of the Power Industrial Lasers. Photonics Russia. 2022;16: 142–154. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.2.142.154. Шейндлин M. A., Брыкин М. В., Бгашева Т. В., Васин А. А., Вервикишко П. С., Петухов С. В., Фролов А. М. Сверхтугоплавкие карбиды при воздействии излучения мощного технологического лазера. ФОТОНИКА. 2022;16: 142–154. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.2.142.154.
- Perevislov S.N., Arlashkin I. E., Stolyarova V. L. Synthesis and sintering of MAX phases in the Zr–Al–C system. J. Am. Ceram. Soc. 2024;107: 488–500. https://doi.org/10.1111/jace.19419.
- Wang Y., Zhang B., Zhang C., Yin J., Reece M. J. Ablation behaviour of (Hf-Ta-Zr-Nb)C high entropy carbide ceramic at temperatures above 2100 °C. J. Mater. Sci. Technol. 2022;113: 40–47. doi: 10.1016/j.jmst.2021.09.064.
- Savvatimskiy A.I., Onufriev S. V., Valyano G. E., Muboyadzhyan S. A. Thermophysical properties for hafnium carbide (HfC) versus temperature from 2000 to 5000 K (experiment). J. Mater. Sci. 2020;55: 13559–13568. doi: 10.1007/s10853-020-04959-y.
- 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. Physics-Uspekhi. 2022;65: 597–616. doi: 10.3367/UFNe.2021.06.038990.
- Biesuz M., Saunders T. G., Veverka J., Bortolotti M., Vontorová J., Vilémová M., Reece M. J. Solidification microstructures of multielement carbides in the high entropy Zr-Nb-Hf-Ta-Cx system produced by arc melting. Scr. Mater. 2021; 203: 114091. doi: 10.1016/j.scriptamat.2021.114091.
- Shkodich N., Sedegov A., Kuskov K., Busurin S,. Scheck Y., Vadchenko S., Moskovskikh D. Refractory High-Entropy HfTaTiNbZr-Based Alloys by Combined Use of Ball Milling and Spark Plasma Sintering: Effect of Milling Intensity. Metals (Basel). 2020;10: 1268. doi: 10.3390/met10091268.
- Frolov A.M., Shejndlin M. A., Vasin A. A. Eksperimental’noe issledovanie sostava para pri lazerno-inducirovannoj sublimacii melkokristallicheskogo grafita do 4200 K. Vestnik Ob’edinennogo instituta vysokih temperatur. 2019;2: 44–47. Фролов А. М., Шейндлин М. А., Васин А. А. Экспериментальное исследование состава пара при лазерно-индуцированной сублимации мелкокристаллического графита до 4200 К. Вестник Объединенного института высоких температур. 2019;2: 44–47.
- Pak A.Y., Sotskov V., Gumovskaya A. A., Vassilyeva Y. Z., Bolatova Z. S., Kvashnina Y. A., Mamontov G. Y., Shapeev A. V., Kvashnin A. G. Machine learning-driven synthesis of TiZrNbHfTaC5 high-entropy carbide. Npj Comput. Mater. 2023; 9: 7. doi: 10.1038/s41524-022-00955-9.
- Sheindlin M.A., Falyakhov T., Petukhov S., Valyano G., Vasin A. Recent advances in the study of high-temperature behaviour of non-stoichiometric TaCx, HfCx and ZrCx carbides in the domain of their congruent melting point. Adv. Appl. Ceram. 2018;117: s48-s55. doi: 10.1080/17436753.2018.1510819.
- Frolov A., Sheindlin M. Mass spectrometric study of the laser-produced carbon vapor up to 4500 K. Carbon N. Y. 2022. doi: 10.1016/j.carbon.2022.03.078.
- Sheindlin M., Frolov A., Petukhov S., Bottomley D., Masaki K., Manara D., Costa D. Mass spectrometric study of the laser-evaporated Fe–Zr–O system up to 3300 K, J. Am. Ceram. Soc. 105 (2022) 2161–2170. doi: 10.1111/jace.18185.
- Drowart J., Chatillon C., Hastie J., Bonnell D. High-temperature mass spectrometry: Instrumental techniques, ionization cross-sections, pressure measurements, and thermodynamic data (IUPAC technical report). Pure Appl. Chem. 2005;77: 683–737. doi: 10.1351/pac200577040683.
Дополнительные файлы
