Второй этап исследования характеристик сверхтугоплавких карбидов под воздействием экстремальных тепловых потоков
В данном разделе приведены результаты работы по второму этапу гранта РФФИ-Росатом 20-21-00115 «Сверхтугоплавкие карбиды при воздействии экстремальных тепловых потоков». В ходе работ по данному этапу был создан специальный спектропирометр на базе коммерческого ИК-спектрометра с многоканальным IGA-детектором, с областью чувствительности 0.9-1.7 мкм.
Фото пирометра представлено на рисунке 1. Особенности прибора: минимальная температура 800 К при быстродействии 1000 изм/с, показатель визирования 1/800, спектральный диапазон: 900-1700 нм. Данный прибор позволяет проводить измерения в окрестности области, в которой начинается активное окисление карбидов.
Рисунок 1 – Многоканальный ИК-пирометр
В работе по гранту было исследовано поведение карбида тантала при воздействии на него теплового потока в окислительной среде. В процессе нагрева образцов из карбида тантала было зарегистрированы следующие процессы: окисление, сопровождающееся резким падением отражательной способности, плавление, и, предположительно, кипение пентоксида тантала.
На фотографиях (см. Рисунок 2), полученных на сканирующем электронном микроскопе VEGA 3 LMH (TESCAN, Чехия), видно, что в эксперименте на поверхности образцов образовалась оксидная пленка, толщина которой сильно не изменяется при удалении от центрального пятна лазерного воздействия.
Рисунок. 2. Оценка толщины образовавшейся оксидной пленки по данным ЭДС анализа в режиме «профиль» а) TaC0,79 и б) TaC0,92. Верхняя черная линия – Ta, нижняя синяя линия – О. Стрелка показывает направление измерения профиля.
Для определения толщины и структуры области термохимического преобразования поверхности карбида циркония в диоксид циркония был выполнен СЭМ анализ излома зоны поверхности, подвергнутой нагреву. На рисунке 3 показано СЭМ-изображение излома, перпендикулярного поверхности образца. Показаны различные зоны (снизу вверх): поверхность образца - образовавшийся оксид - переходная зона карбидного материала - исходный материал образца.
Рисунок 3. Излом образца ZrC0,77 после лазерного воздействия
СЭМ-изображение скола, перпендикулярного поверхности образца TaC0,79, приведено на рисунке 4.
Рисунок 4.СЭМ-изображения скола через образец TaC0,79 после лазерного воздействия (перпендикулярно излому и под углом)
