Звіт про науково-дослідну роботу: „ Вивчення явищ теплового пробою в системах, що мають поріг перколяції, або супроводжуються хімічними реакціями під час пропускання електричного струму”

Abstract

Досліджено виникнення перколяції в умовах ІПС в системі провідник – ізолятор (Si3N4–30об.%ZrN)–5об.%Y2O3 і (Si3N4–50об.%ZrN)–5об.%Y2O3 за різної щільності струму в зразку. Виявлено ефект перколяції в умовах підвищення щільності струму за рахунок ізоляції матриці у вигляді скачку потужності нагрівання при ~1350 °С. Проведено моделювання протікання струму в системі провідник – ізолятор методом клітинних автоматів з різними 3Д-сітками: Встановлено, що при збільшенні кількості контактів для простої моделі поріг перколяції зменшується від 33 % (26 контактів) до 9 % (6 контактів). Для складної пористої моделі кількість міжчастинкових контактів, необхідної для перколяції, зменшується від 15 при 15 % до 9 при 35 %. Проведено аналіз температурної залежності зміни вільної енергії Гібса хімічних реакцій, можливих при реакційному ІПС порошкових сумішей TiН2+ZrН2+HfН2+BN та TiН2+ZrН2+HfН2+BN+В в інтервалі температур від 300 до 2300 К. Проведено дослідження фазоутворення композиту TiN – TiB2 з суміші TiH2 (75 мас. %) та BN (25 мас. %), що відповідає кінцевому складу TiN 64 мас.% та TiB2 36 мас.% в залежності від швидкості нагрівання 10 – 400 °С/хв в умовах ІПС. Керамічний композит TiB2 – B4C, (70/30 об. %) високої щільності (99,5 %), отриманий методом ІПС і випробуваний на вигин в атмосфері Ar при температурі 1800 °C показав значення міцності ~1,1 ГПа Встановлено, що присутність Ті та Si3N4 у складі композиційного порошку на основі SiC сприяє формуванню низького питомого опору при ГП кераміки за рахунок карбіду, силіциду та нестехіометричного оксиду титану (Ti6O), що сприяє можливому утворенню МАХ фази Ti3SiC2 з високою електропровідністю. Ключові слова: поріг перколяції, наноструктурне матеріалознавство, електропровідність.