Твердофазні реакції в системі SiC–TiO₂–MgO  i фазові перетворення в системі  SiC–SiO₂–TiC–TiO₂–MgO

Анотація

У підготовчих експериментах було виявлено твердофазні реакції в системі SiC–TiO₂–MgO, що призвели до утворення TiC. Таким чином утворилася нова система для формування композитів керамічної матриці TiC–SiC. У цьому дослідженні розглянуто високотемпературні фізико-хімічні реакції в системі SiC–TiO₂–MgO та фазові рівноваги сполук TiC–SiC із сольовими сполуками в системі SiC–TiO₂–MgO. Отримані висновки можуть стати значним внеском у створення керамічних композитів TiC–SiC. Твердофазні реакції в системі SiC–TiO₂–MgO досліджено експериментально із засто­су­ванням термодинамічних методів обчислення. Було пояснено та обґрунтовано кінетику деяких хімічних реакцій, зокрема реакції взаємного витіснення SiC + TiO₂ = TiC + SiO₂ з утворенням TiC, кислотної реакції MgO з SiO₂ або TiO₂ з утворенням Mg-силікатів (Mg₂SiO₄, MgSiO₃) або Mg-титанатів (Mg₂TiO₄, MgTiO₃, MgTi₂O₅), реакції відновлення 2TiO₂ + C = Ti₂O₃ + CO (г) за участю надлишку TiO₂. Утворення Ti₂O₃ могло бути зумовлено значними дефектами поверхні похідного рутилу TiO₂ (110) внаслідок значних дефектів Ti³⁺. Mg-силікати і Mg-титанати було виявлено не в досліджуваній системі SiC–TiO₂–MgO, а у складі оксидів системи MgO–TiO₂–SiO₂. Оскільки потрійну систему SiC–TiO₂–MgO було поширено до квінарної системи SiC–SiO₂–TiC–TiO₂–MgO, фазові перетворення утворюють комбінацію фазових рівноваг TiC–SiC з усіма солями системи TiO₂–MgO–SiO₂. Експериментально підтверджено утворення TiC і його співіснування з SiC й усіма бінарними сполуками системи TiO₂–MgO–SiO₂, що обумовлює фазові взаємодії в квінарній системі SiC–SiO₂–MgO–TiO₂–TiC. Було визначено фазові перетворення в новій квінарній системі і побудовано фазові діаграми при 1400 ºC. Отримані фазові діаграми можуть бути використані при конструюванні таких композитів, як TiC–SiC, TiC/кераміка та SiC/кераміка.