The influence of adding Si₃N₄ on the microstructure and oxidation properties of ZrB₂–SiC nanocomposite produced by pressureless sintering

• Mohammad Sarhangian ^[1] ; Mehri Mashhadi ^[1]
  1. [1] University of Technology

     University of Technology

     Rusia

     
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 64, Nº. 5, 2025
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • La influencia de la adición de Si₃N₄ sobre la microestructura y las propiedades de oxidación del nanocompuesto ZrB₂–SiC producido mediante sinterización sin presión
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  • español

    Uno de los compuestos con propiedades mecánicas, térmicas y de resistencia a la oxidación excepcionales es el ZrB2–SiC. En esta investigación, se produjo el compuesto ZrB₂–SiC con aditivo de Si₃N₄ (1, 2, 3 y 4% en volumen) en la composición base, mediante sinterización sin aplicación de presión. Las evaluaciones incluyeron el análisis de la microestructura mediante un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FE–SEM) y el estudio de las propiedades de oxidación en una cámara de prueba con oxiacetileno bajo exposición a gases O₂ y C₂H₄. Los resultados demostraron que, a medida que aumentaba el contenido de Si₃N₄ , la estructura se volvía más homogénea en la granulometría, con la formación de granos finos y uniformes que favorecieron la compactación del compuesto. Las pruebas con oxiacetileno mostraron una mayor resistencia a la oxidación en las muestras con mayores cantidades de Si₃N₄, particularmente en la muestra con 67% Vol ZrB2–10% ZrC–20% SiC–3% Si₃N₄, la cual presentó la menor tasa de erosión másica.

  • English

    One of the composites with exceptional mechanical, thermal, and oxidation resistance properties is ZrB₂–SiC. In this research, we produced the ZrB₂–SiC composite with Si₃N₄ additive (1–2–3 and 4% by volume) in the base composition through sintering without applying pressure. The evaluations included microstructure analysis using a FE-SEM and oxidation properties in an oxyacetylene test chamber under oxygen and C₂H₄ gas exposure. The results demonstrated that as Si₃N₄ content increased, the structure became more homogeneous in granulation, with fine and uniform grain formation promoting composite compaction. The oxyacetylene test results showed enhanced oxidation resistance in samples with higher Si₃N₄ amounts, particularly in the 67 vol% ZrB₂–10%ZrC–20%SiC–3%Si₃N₄ sample, which had the lowest mass erosion rate.