danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2020-64-6-730-738dan-934Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESСложнопрофильные элементы аэрокосмической техники из реакционноспеченной карбидокремниевой керамикиComplex elements of aerospace equipment from reaction silicon carbide ceramicsИльющенкоА. Ф.IlyushchenkoA. Ph.

Ильющенко Александр Федорович – член-корреспондент, д-р техн. наук, профессор, директор

ул. Платонова, 41, 220005, Минск

Ilyushchenko Alexandr Ph. – Corresponding Member, D. Sc. (Engineering), Professor, Director

41, Platonov Str., 220005, Minsk

alexil@mailbelpak.byДьячковаЛ. Н.DyachkovaL. N.

Дьячкова Лариса Николаевна – д-р техн. наук, доцент, заведующий лабораторией

ул. Платонова, 41, 220005, Минск

Dyachkova Larisa N. – D. Sc. (Engineering), Associate professor, Head of the Laboratory

41, Platonov Str., 220005, Minsk

dyachkova@tut.byОсиповВ. А.OsipovV. A.

Осипов Владимир Анатольевич – ст. науч. сотрудник

ул. Платонова, 41, 220005, Минск

Osipov Vladimir А. – Senior researcher

41, Platonov Str., 220005, Minsk

alexil@mailbelpak.byИнститут порошковой металлургии имени академика О. В. РоманаPowder Metallurgy Institute named after O. V. Roman202031122020646730–738Copyright © Ильющенко А.Ф., Дьячкова Л.Н., Осипов В.А., 20202020Ильющенко А.Ф., Дьячкова Л.Н., Осипов В.А.Ilyushchenko A.P., Dyachkova L.N., Osipov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/934

Представлены результаты исследования процесса получения сложнопрофильных элементов подложки зеркал оптических телескопов из реакционноспеченной карбидокремниевой керамики. Показано, что прочность карбидокремниевой керамики зависит от дисперсности порошка карбида кремния и от температуры реакционного спекания. Повышение температуры спекания с 1500 до 1650 °С приводит к увеличению прочности на 60 МПа, а до 1800 °С – к снижению прочности на 40 МПа. Повышение прочности объясняется снижением свободного кремния и увеличением содержания вторичного карбида кремния, снижение прочности – ростом размера карбидных зерен. Исследование влияния режимов пайки шестигранных элементов для получения сложнопрофильного элемента подложки зеркала оптического телескопа на прочность паяного шва показало, что положительное влияние на прочность паяного шва оказывает введение в состав припоя на основе карбида кремния порошка карбида кремния дисперсностью 7 мкм и бора аморфного в количестве 6 %. Проведенные испытания паяных образцов при трехточечном изгибе выявили, что разрушение происходит по телу спаиваемых образцов, а не паяному шву. Структура паяного шва зависит от состава припоя и зазора между паяемыми образцами.

The results of studying the process of obtaining complex-profile elements of the substrate of mirrors of optical telescopes from reaction-sintered silicon carbide ceramics are presented. It is shown that the strength of silicon carbide ceramics depends on the dispersion of the silicon carbide powder and on the temperature of reaction sintering. An increase in the sintering temperature from 1500 to 1650 °C leads to an increase in strength by 60 MPa, and to 1800 °C – to a decrease in strength by 40 MPa. An increase in strength is explained by a decrease in free silicon and an increase in the content of secondary silicon carbide, a decrease in strength is explained by an increase in the size of carbide grains. The study of the influence of the modes of soldering of hexagonal elements to obtain a complex-profile element of the substrate of the mirror of an optical telescope on the strength of the soldered seam showed that the introduction of silicon carbide powder 7 μm in size and amorphous boron in an amount of 6 % into the solder composition based on silicon carbide has a positive effect on the strength of the soldered seam. Tests of the brazed specimens at three-point bending showed that fracture occurs along the body of the specimens being brazed, and not the brazed seam. The structure of the brazed joint depends on the composition of the braze alloy and the gap between the samples to be brazed.

карбидокремниевая керамикареакционное спеканиеструктурасвойствапайкасложнопрофильные элементыsilicon carbide ceramicsreaction sinteringstructurepropertiesbrazingcomplex-profile elementsReferencesЖитнюк, С. В. Бескислородные керамические материалы для аэрокосмической техники / С. В. Житнюк // Тр. ВИАМ. – 2018. – № 8 (68). – С. 81–88. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-8-81-88Zhitnyuk S. V. Oxygen-free ceramic materials for the space technics. Trudy VIAM = Proceedings of VIAM, 2018, no. 8(68), pp. 81–88 (in Russian). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-8-81-88Кондратюк, А. А. Исследование влияния количества наполнителя на механические характеристики композиционных полимеров / А. А. Кондратюк, С. В. Матренин, О. Ю. Недосекова // Изв. вузов. Физика. – 2014. – Т. 57, № 9/3. – С. 98–102.Kondratuk A. A., Matrenin S. V., Nedosekova O. Yu. Research of influence of the amount of filler on the mechanical characteristics of composite polymers. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Fizika, 2014, vol. 57, no. 9/3, pp. 98–102 (in Russian).Перспективные высокотемпературные керамические композиционные материалы / Е. Н. Каблов [и др.] // Рос. хим. журн. – 2010. – Т. 54, № 1. – С. 20–24.Kablov E. N., Grashchenkov D. V., Isaeva N. V., Solntsev S. S. Perspective high-temperature ceramic composite materials. Russian Journal of General Chemistry, 2011, vol. 81, no. 5, pp. 986–991. https://doi.org/10.1134/s107036321105029xМэттьюз, Ф. Композиционные материалы. Механика и технология / Ф. Мэттьюз, Р. Ролингс. – М.: Техносфера, 2004. – 408 с.Matthews F. L., Rawlings R. D. Composite Materials. Engineering and Science. Woodhead Publ., 1999. 408 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-17714-8Перспективные конструкционные материалы космических телескопических систем / С. В. Алтухов [и др.] // Сб. трудов III конференции «Будущее оптики». – СПб., 2015. – С. 10–11.Altukhov S. V., Tulev V. S., Teterina I. V., Fleischer A. G. Perspective structural materials of space telescopic systems. Sbornik trudov III konferentsii «Budushchee optiki» [Proceedings of the III Conference “The Future of Optics”]. Saint Petersbugr, 2015, pp. 10–11 (in Russian).Химич, Ю. П. Оптическое формообразование крупногабаритного асферического зеркала из карбида кремния / Ю. П. Химич, Г. В. Евтеев, Д. Б. Никитин // Опт. журн. – 2007. – Т. 74, № 2. – С. 70–72.Khimich Yu. P., Evteev G. V., Nikitin D. B. Optical shaping of a large aspheric mirror composed of silicon carbide. Journal of Optical Technology, 2007, vol. 74, no. 2, pp. 133–134. https://doi.org/10.1364/jot.74.000133Савицкий, А. М. Вопросы конструирования облегченных главных зеркал космических телескопов / А. М. Савицкий, И. М. Соколов // Опт. журн. – 2009. – Т. 76, № 10. – С. 94–98.Savitskiǐ A. M., Sokolov I. M. Questions of constructing lightened primary mirrors of space telescopes. Journal of Optical Technology, 2009, vol. 76, no. 10, pp. 666–669. https://doi.org/10.1364/jot.76.000666Moore, T. J. Feasibility study of the welding of SiC / T. J. Moore // J. Am. Ceram. Soc. – 1985. – Vol. 68, N 6. – Р. 151–153. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1985.tb15224.xMoore T. J. Feasibility study of the welding of SiC. Journal of the American Ceramic Society, 1985, vol. 68, no. 6, pp. 151–153. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1985.tb15224.xБалкевич, В. Л. Техническая керамика / В. Л. Балкевич. – М.: Стройиздат, 1984. – 256 с.Balkevich V. L. Technical ceramics. Moscow, Stroiizdat Publ., 1984. 256 p. (in Russian).Абызов, А. М. Исследования в области создания высококачественной алюмооксидной керамики (обзор). Часть 1. Спекание с добавками, реакционное спекание, получение армированных композитов / А. М. Азызов // Стекло и керамика. – 2018. – № 8. – С. 8–19.Abyzov A. M. Research on the Development of High-Quality Aluminum Oxide Ceramic (Review). Part 1. Sintering with Additives, Reactive Sintering, Production of Reinforced Composites. Glass and Ceramics, 2018, vol. 75. no. 7–8, pp. 293–302. https://doi.org/10.1007/s10717-018-0074-xШевченко, В. Я. Техническая керамика / В. Я. Шевченко, С. М. Баринов. – М.: Наука, 1993. – 185 с.Shevchenko V. Ya., Barinov S. M. Technical ceramics. Moscow, Nauka Publ., 1993. 185 p. (in Russian).Abraham, T. Powder Market Update: Nanoceramic Applications Emerge / Т. Abraham // Am. Cer. Soc. Bull. – 2004. – Vol. 83, N 8. – P. 23.Abraham T. Powder Market Update: Nanoceramic Applications Emerge. American Ceramics Society Bulletin, 2004, vol. 83, no. 8, pp. 23.Житнюк, С. В. Влияние спекающих добавок на свойства керамики на основе карбида кремния (обзор) / С. В. Житнюк // Тр. ВИАМ. – 2019. – № 3(75). – С. 79–86. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-3-79-86Zhitnyuk S. V. Effect of sintering additives on the properties of silicon carbide-based ceramics (review). Trudy VIAM - Proceedings of VIAM, 2019, no. 3 (75), pp. 79–86 (in Russian). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-3-79-86Состояние и перспективы работ по карбидокремниевой керамике в Институте порошковой металлургии / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Порошковая металлургия в Беларуси: вызовы времени: сб. науч. тр. ГНПО порошковой металлургии НАН Беларуси. – Минск, 2017. – С. 193–200.Ilyushchenko A. F., Mironovich G. A., Osipov V. A., Zvonarev E. V. State and prospects of work on silicon carbide ceramics at the Institute of Powder Metallurgy Powder metallurgy in Belarus: challenges of the time. Poroshkovaya metallurgiya v Belarusi: vyzovy vremeni: sbornik nauchnykh trudov GNPO poroshkovoi metallurgii NAN Belarusi [Powder metallurgy in Belarus: challenges of the time: collection of scientific papers GNPO Powder Metallurgy of the NAS of Belarus]. Minsk, 2017, pp. 193–200 (in Russian).Салтыков, С. А. Стереометрическая металлография / С. А. Салтыков. – М.: Металлургия, 1976. – 271 с.Saltykov S. A. Stereometric metallography. Moscow, Metallurgiya Publ., 1976. 271 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.