Inorganic MaterialsInorganic MaterialsНеорганические материалы0002-337X3034-5588The Russian Academy of Sciences66862110.31857/S0002337X23110040WQUTKKArticlesСтатьиВзаимодействие иридия с карбидокремниевой керамикой с участием жидкой фазыВзаимодействие иридия с карбидокремниевой керамикой с участием жидкой фазыГолосовМ.ГолосовМ. А.golosov@solid.nsc.ruУткинА.УткинА. В.golosov@solid.nsc.ruЛозановВ.ЛозановВ. В.golosov@solid.nsc.ruТитовА.ТитовА. Т.golosov@solid.nsc.ruБаклановаН.БаклановаН. И.golosov@solid.nsc.ruИнститут химии твердого тела и механохимии СО Российской академии наукИнститут геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО Российской академии наук0111202359111245125226022025Copyright ©; 2023, М.А. Голосов, А.В. Уткин, В.В. Лозанов, А.Т. Титов, Н.И. БаклановаCopyright ©; 2023, М.А. Голосов, А.В. Уткин, В.В. Лозанов, А.Т. Титов, Н.И. Бакланова2023М.А. Голосов, А.В. Уткин, В.В. Лозанов, А.Т. Титов, Н.И. БаклановаМ.А. Голосов, А.В. Уткин, В.В. Лозанов, А.Т. Титов, Н.И. Баклановаhttps://transsyst.ru/0002-337X/article/view/668621

Исследовано взаимодействие в диффузионных па́рах иридий–карбид кремния при температурах 1500–1800°C с различным временем выдержки в условиях образования жидкости. Изучены микроструктура, фазовый и элементный составы диффузионной зоны, формирующейся при температурах выше образования эвтектик и/или плавления отдельных продуктов реакции – силицидов иридия. Показано, что микроструктура диффузионной зоны, формирующейся в условиях образования жидкости, отличается от той, которая формируется в условиях твердофазного взаимодействия между иридием и карбидом кремния. При температуре выше 1700°C содержание Si в расплаве Ir–Si становится больше 50 мол. %, что приводит к кристаллизации фаз Ir3Si4 и Ir3Si5 при охлаждении. Углерод, выделяющийся в ходе взаимодействия иридия с SiC, графитизируется с ростом температуры и времени выдержки.

Исследовано взаимодействие в диффузионных па́рах иридий–карбид кремния при температурах 1500–1800°C с различным временем выдержки в условиях образования жидкости. Изучены микроструктура, фазовый и элементный составы диффузионной зоны, формирующейся при температурах выше образования эвтектик и/или плавления отдельных продуктов реакции – силицидов иридия. Показано, что микроструктура диффузионной зоны, формирующейся в условиях образования жидкости, отличается от той, которая формируется в условиях твердофазного взаимодействия между иридием и карбидом кремния. При температуре выше 1700°C содержание Si в расплаве Ir–Si становится больше 50 мол. %, что приводит к кристаллизации фаз Ir3Si4 и Ir3Si5 при охлаждении. Углерод, выделяющийся в ходе взаимодействия иридия с SiC, графитизируется с ростом температуры и времени выдержки.

карбид кремнияиридийсилициды иридияуглероджидкая фазаплавлениеАвторы благодарят А.В. Ухину, Т.А. Борисенко за запись порошковых рентгенограмм, Ю.С. Мясникову за запись спектров КР.Kim Y.-W., Malik R. SiC Ceramics, Structure, Processing and Properties // Encyclopedia of Materials: Technical Ceramics and Glasses / Ed. Pomeroy M. Oxford: Elsevier, 2021. P. 150–164. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818542-1.00022-9DiCarlo J.A., Yun H., Morscher G.N., Bhatt R.T. SiC/SiC Composites for 1200°C and Above // Handbook of Ceramic Composites / Ed. Bansal N.P. N. Y.: Springer, 2005. P. 77–98. https://doi.org/10.1007/0-387-23986-3_4Wu W., Chen Z. Iridium Coating: Processes, Properties and Application. Part I // Johnson Matthey Technol. Rev. 2017. V. 61. № 1. P. 16–28. https://doi.org/10.1595/205651317X693606Jin X., Fan X., Lu C., Wang T. Advances in Oxidation and Ablation Resistance of High and Ultra-High Temperature Ceramics Modified or Coated Carbon/Carbon Composites // J. Eur. Ceram. Soc. 2018. V. 38. № 1. P. 1–28. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.08.013Jehn H., Volker R., Ismail M.I. Iridium Losses During Oxidation // Platinum Met. Rev. 1978. V. 22. № 3. P. 92–97.Wimber R.T., Hills S.W., Wahl N.K., Tempero C.R. Kinetics of Evaporation/Oxidation of Iridium // Metall. Trans. A. 1977. V. 8. № 1. P. 193–199. https://doi.org/10.1007/BF02677281Wimber R.T., Kraus H.G. Oxidation of Iridium // Metall. Trans. 1974. V. 5. № 7. P. 1565–1571. https://doi.org/10.1007/BF02646327Criscione J.M., Volk H.F., Smith A.W. Protection of Graphite from Oxidation at 2100 deg C // AIAA J. 1966. V. 4. № 10. P. 1791–1797. https://doi.org/10.2514/3.3779Sun L., Wang B., Wang Y. A Schottky-Junction-Based Platinum Nanoclusters@silicon Carbide Nanosheet as Long-Term Stable Hydrogen Sensors // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 473. P. 641–648. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.193Kerimov E.A. Study of Photodetectors with Schottky Barriers Based on the IrSi–Si Contact // Russ. Microelectron. 2023. V. 52. № 1. P. 32–34. https://doi.org/10.1134/S1063739722030040Hill P.J., Cornish L.A., Witcomb M.J. Constitution and Hardnesses of the Al–Ir System // J. Alloys Compd. 1998. V. 280. № 1–2. P. 240–250. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00748-8Katoh Y., Snead L.L. Silicon Carbide and Its Composites for Nuclear Applications – Historical Overview // J. Nucl. Mater. 2019. V. 526. P. 151849. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.151849Yunfeng H., Zhengxian L., Jihong D., Chunliang H. Solid State Reaction of Ir with SiC and Ir with Y2O3 // Rare Met. Mater. Eng. 2012. V. 41. № 7. P. 1149–1152. https://doi.org/10.1016/S1875-5372(12)60059-9Golosov M.A., Lozanov V.V., Titov A.T., Baklanova N.I. Toward Understanding the Reaction between Silicon Carbide and Iridium in A Broad Temperature Range // J. Am. Ceram. Soc. 2021. V. 104. № 12. P. 6653–6669. https://doi.org/10.1111/jace.17978Golosov M., Lozanov V., Baklanova N. The Study of the Iridium – Silicon Carbide Reaction by Raman and IR Spectroscopy // Mater. Today: Proc. 2020. V. 25. P. 352–355. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.088Golosov M.A., Utkin A.V., Lozanov V.V., Titov A.T., Baklanova N.I. Microstructural Patterning of the Reaction Zone Formed by Solid-State Interaction between Iridium and SiC Ceramics // Materials. 2023. V. 27. P. 101647. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2022.101647Camarano A., Narciso J., Giuranno D. Solid State Reactions between SiC and Ir // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 14. P. 3959–3970. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.06.009Okamoto H. Ir–Si (Iridium-Silicon) // J. Phase Equilib. Diffus. 2007. V. 28. № 5. P. 495–495. https://doi.org/10.1007/s11669-007-9151-5Bhanumurthy K., Schmid-Fetzer R. Interface Reactions between Silicon Carbide and Metals (Ni, Cr, Pd, Zr) // Composites, Part A. 2001. V. 32. № 3–4. P. 569–574. https://doi.org/10.1016/S1359-835X(00)00049-XChou T.C. High Temperature Reactions between SiC and Platinum // J. Mater. Sci. 1991. V. 26. № 5. P. 1412–1420. https://doi.org/10.1007/BF00544487Searcy A.W., Finnie L.N. Stability of Solid Phases in the Ternary Systems of Silicon and Carbon with Rhenium and the Six Platinum Metals // J. Am. Ceram. Soc. 1962. V. 45. № 6. P. 268–273. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1962.tb11142.xNovakovic R., Delsante S., Giuranno D. Design of Composites by Infiltration Process: A Case Study of Liquid Ir-Si Alloy/SiC Systems // Materials. 2021. V. 14. № 20. P. 6024. https://doi.org/10.3390/ma14206024