DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.8(39).2.91-97
Compatibility of material components in civil engineering
About the Authors
Yuriy Dziadykevich, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: yu.dziadykevych@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-3737-9347
Pavlo Popovych, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: p.popovych@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0001-5516-852X
Andriy Vitroviy, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: a.vitrovyi@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0003-2885-3745
Ruslan Rozum, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: rozoom_ruslan@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-7812-8248
Olha Chorna, Associate Professor, PhD in Economics (Candidate of Economic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: kaf_tl@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-4204-1551
Olena Zakharchuk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), ЗWestern Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: o.zaharchuk@wunu.edu.ua
Nataliya Halysh, PhD in Economics (Candidate of Economic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-8538-823X
Zoriana Tsidylo, Senior Lecturer, Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: kaf_tl@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-4204-1551
Kateryna Shok, Senior Lecturer, Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: nniipi@wunu.edu.ua
Abstract
The work highlights the problem of thermodynamic and kinetic compatibility of components in the creation of fire-resistant and strong composite materials in civil construction. The works of leading domestic and foreign scientists on this problem are analyzed. The kinetics of the interaction of temperature, pressure, structural features, the degree of compactness of the material and the external environment are considered. Areas of practical application of solid-phase reactions are indicated. Attention is paid to the protection of refractory materials from high-temperature gas corrosion. The compatibility of the boride coating with refractory metals was investigated. The interaction of titanium diboride with iron and its alloy was studied. It has been proven that iron alloys are promising for their use as a basis for composite materials. The laws of the compatibility process of components during the development and operation of high-temperature materials in civil engineering were studied. The main factors influencing the compatibility of components during thermodynamic solid-phase processes of creating composite materials are highlighted. Recommendations are given for the selection of the metal base and strengthening oxide, taking into account the affinity of the base metal and the oxide former for oxygen. The solid-phase interaction and solubility of materials at high temperatures were studied. Methods of obtaining composite materials using incompatible components are given.
The results of the conducted experiments indicate that the strongest grafting of the coating with the base is achieved when an intermediate layer is formed between them, which is formed as a result of diffusion or chemical interaction. It should be noted that the chemical interaction is effective only if the new reaction products are accumulated in the transition layer and have properties that agree with the properties of the coating and the base, and also have high strength. Matching the properties of the coating and the base can be achieved by selecting the coating application mode, using activators or reaction retarders, and creating intermediate layers with similar properties.
Keywords
сompatibility of components, composite refractory materials, civil engineering
Full Text:
PDF
References
1. Afanas'ieva, O.V. (2016). Materialoznavstvo ta konstruktsijni materialy [Materials science and construction materials]. Kharkiv: KhNURE [in Ukrainian].
2. Kytskaj, L.I. (2020). Formuvannia bahatosharovoho pokryttia na niobii i tantali dlia zakhystu ikh vid okyslennia [Formation of a multilayer coating on niobium and tantalum to protect them from oxidation]. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv [in Ukrainian].
3. Pohrebova, I.S. & Yantsevych, K.V. (2021). Vplyv vysokotemperaturnoho okyslennia na korozijnu stijkist' khromosylitsijovanoi stali 45 I [The influence of high-temperature oxidation on the corrosion resistance of chromosilicized steel 45 I]. Visnyk KrNU imeni Mykhajla Ostrohrads'koho Bulletin of Mykhailo Ostrogradsky KrNU, 6, 92-97 [in Ukrainian].
4. Dziadykevych, Yu., Zakharchuk, O., Popovych, P., Rozum, R., Buriak, Mukola & Shevchuk, V. (2023). Vykorystannia borydnykh i sylitsydnykh pokryttiv u DVZ: tekhnolohichnyj aspekt [Use of boride and silicide coatings in internal combustion engines: technological aspect]. Zbirnyk naukovykh prats' Tsentral'noukrains'kyj naukovyj visnyk «Tekhnichni nauky» Collection of scientific works Central Ukrainian Scientific Bulletin "Technical Sciences", 7(38), I, 151-159 [in Ukrainian].
5. Kalinina, N.Ye., Nykyforchyn, H.M., Kalinin, O.V. et al. (2017). Struktura, vlastyvosti ta vykorystannia konstruktsijnykh nanomaterialiv [Structure, properties and use of structural nanomaterials]. L'viv : Prostir-M [in Ukrainian].
6. Savuliak, V.I., Shylina, O. P. & Shenfel'd, V. J. (2019). Materialoznavstvo [Materials science] Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].
7. William D. Callister Jr. & David G. Rethwisch (2014). Materials Science and Engineering. ohn Wiley & Sons; 9th Edition SI Version. 936 p. [in English].
8. William D. Callister Jr. & David G. Rethwisch. (2020). Callister′s Materials Science and Engineering. Wiley; 10th edition. 944 p. [in English].
9. Adrian P. Sutton FRS.(2021). Concepts of Materials Science. OUP Oxford, 160 p. [in English].
10. Zhunkivs'kyj, H.L., Hryhor'iev, O.M. & Vedel', D.V. (2021). Vzaiemodiia dyborydu tytanu z zalizom ta nerzhaviiuchoiu stalliu Kh18N10T [Interaction of titanium diboride with iron and stainless steel Х18Н10Т]. Poroshkova metalurhiia Powder metallurgy, 07/08, 95-104 [in Ukrainian].
Citations
1. Афанасьєва О.В. Матеріалознавство та конструкційні матеріали: навч. посіб. Харків: ХНУРЕ, 2016. 188 с.
2. Кицкай Л.І. Формування багатошарового покриття на ніобії і танталі для захисту їх від окислення : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.16.01. Київ, 2020. 16 с.
3. Погребова І.С., Янцевич К.В. Вплив високотемпературного окислення на корозійну стійкість хромосиліційованої сталі 45 І. Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2021. Вип. 6. С. 92-97.
4. Юрій Дзядикевич, Олена Захарчук, Павло Попович, Руслан Розум, Мукола Буряк, Віктор Шевчук. Використання боридних і силіцидних покриттів у ДВЗ: технологічний аспект. Збірник наукових праць Центральноукраїнський науковий вісник «Технічні науки». 2023. Вип. 7(38), ч.І. С. 151-159.
5. Калініна Н.Є. Структура, властивості та використання конструкційних наноматеріалів / Калініна Н.Є., Никифорчин Г.М., Калінін О.В. та ін. – Львів : Простір-М, 2017. 302 с.
6. Савуляк В.І., Шиліна О. П., Шенфельд В. Й. Матеріалознавство: навч. посіб. Вінниця: ВНТУ, 2019. 34 с.
7. William D. Callister Jr., David G. Rethwisch. Materials Science and Engineering. ohn Wiley & Sons; 9th Edition SI Version, 2014. 936 р.
8. William D. Callister Jr., David G. Rethwisch. Callister′s Materials Science and Engineering. Wiley; 10th edition, 2020. 944 р.
9. Adrian P. Sutton FRS. Concepts of Materials Science. OUP Oxford, 2021. 160 р.
10. Жунківський Г.Л., Григорьєв О.М., Ведель Д.В. Взаємодія дибориду титану з залізом та нержавіючою сталлю Х18Н10Т. Порошкова металургія. 2021. Вип. 07/08. С.95-104.
Copyright (c) 2023 Yuriy Dziadykevich, Pavlo Popovych, Andriy Vitroviy, Ruslan Rozum, Olha Chorna, Olena Zakharchuk, Nataliya Halysh, Zoriana Tsidylo, Kateryna Shok
Compatibility of material components in civil engineering
About the Authors
Yuriy Dziadykevich, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: yu.dziadykevych@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-3737-9347
Pavlo Popovych, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: p.popovych@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0001-5516-852X
Andriy Vitroviy, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: a.vitrovyi@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0003-2885-3745
Ruslan Rozum, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: rozoom_ruslan@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-7812-8248
Olha Chorna, Associate Professor, PhD in Economics (Candidate of Economic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: kaf_tl@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-4204-1551
Olena Zakharchuk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), ЗWestern Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: o.zaharchuk@wunu.edu.ua
Nataliya Halysh, PhD in Economics (Candidate of Economic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-8538-823X
Zoriana Tsidylo, Senior Lecturer, Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: kaf_tl@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-4204-1551
Kateryna Shok, Senior Lecturer, Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: nniipi@wunu.edu.ua
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Afanas'ieva, O.V. (2016). Materialoznavstvo ta konstruktsijni materialy [Materials science and construction materials]. Kharkiv: KhNURE [in Ukrainian].
2. Kytskaj, L.I. (2020). Formuvannia bahatosharovoho pokryttia na niobii i tantali dlia zakhystu ikh vid okyslennia [Formation of a multilayer coating on niobium and tantalum to protect them from oxidation]. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv [in Ukrainian].
3. Pohrebova, I.S. & Yantsevych, K.V. (2021). Vplyv vysokotemperaturnoho okyslennia na korozijnu stijkist' khromosylitsijovanoi stali 45 I [The influence of high-temperature oxidation on the corrosion resistance of chromosilicized steel 45 I]. Visnyk KrNU imeni Mykhajla Ostrohrads'koho Bulletin of Mykhailo Ostrogradsky KrNU, 6, 92-97 [in Ukrainian].
4. Dziadykevych, Yu., Zakharchuk, O., Popovych, P., Rozum, R., Buriak, Mukola & Shevchuk, V. (2023). Vykorystannia borydnykh i sylitsydnykh pokryttiv u DVZ: tekhnolohichnyj aspekt [Use of boride and silicide coatings in internal combustion engines: technological aspect]. Zbirnyk naukovykh prats' Tsentral'noukrains'kyj naukovyj visnyk «Tekhnichni nauky» Collection of scientific works Central Ukrainian Scientific Bulletin "Technical Sciences", 7(38), I, 151-159 [in Ukrainian].
5. Kalinina, N.Ye., Nykyforchyn, H.M., Kalinin, O.V. et al. (2017). Struktura, vlastyvosti ta vykorystannia konstruktsijnykh nanomaterialiv [Structure, properties and use of structural nanomaterials]. L'viv : Prostir-M [in Ukrainian].
6. Savuliak, V.I., Shylina, O. P. & Shenfel'd, V. J. (2019). Materialoznavstvo [Materials science] Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].
7. William D. Callister Jr. & David G. Rethwisch (2014). Materials Science and Engineering. ohn Wiley & Sons; 9th Edition SI Version. 936 p. [in English].
8. William D. Callister Jr. & David G. Rethwisch. (2020). Callister′s Materials Science and Engineering. Wiley; 10th edition. 944 p. [in English].
9. Adrian P. Sutton FRS.(2021). Concepts of Materials Science. OUP Oxford, 160 p. [in English].
10. Zhunkivs'kyj, H.L., Hryhor'iev, O.M. & Vedel', D.V. (2021). Vzaiemodiia dyborydu tytanu z zalizom ta nerzhaviiuchoiu stalliu Kh18N10T [Interaction of titanium diboride with iron and stainless steel Х18Н10Т]. Poroshkova metalurhiia Powder metallurgy, 07/08, 95-104 [in Ukrainian].
Citations
1. Афанасьєва О.В. Матеріалознавство та конструкційні матеріали: навч. посіб. Харків: ХНУРЕ, 2016. 188 с.
2. Кицкай Л.І. Формування багатошарового покриття на ніобії і танталі для захисту їх від окислення : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.16.01. Київ, 2020. 16 с.
3. Погребова І.С., Янцевич К.В. Вплив високотемпературного окислення на корозійну стійкість хромосиліційованої сталі 45 І. Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2021. Вип. 6. С. 92-97.
4. Юрій Дзядикевич, Олена Захарчук, Павло Попович, Руслан Розум, Мукола Буряк, Віктор Шевчук. Використання боридних і силіцидних покриттів у ДВЗ: технологічний аспект. Збірник наукових праць Центральноукраїнський науковий вісник «Технічні науки». 2023. Вип. 7(38), ч.І. С. 151-159.
5. Калініна Н.Є. Структура, властивості та використання конструкційних наноматеріалів / Калініна Н.Є., Никифорчин Г.М., Калінін О.В. та ін. – Львів : Простір-М, 2017. 302 с.
6. Савуляк В.І., Шиліна О. П., Шенфельд В. Й. Матеріалознавство: навч. посіб. Вінниця: ВНТУ, 2019. 34 с.
7. William D. Callister Jr., David G. Rethwisch. Materials Science and Engineering. ohn Wiley & Sons; 9th Edition SI Version, 2014. 936 р.
8. William D. Callister Jr., David G. Rethwisch. Callister′s Materials Science and Engineering. Wiley; 10th edition, 2020. 944 р.
9. Adrian P. Sutton FRS. Concepts of Materials Science. OUP Oxford, 2021. 160 р.
10. Жунківський Г.Л., Григорьєв О.М., Ведель Д.В. Взаємодія дибориду титану з залізом та нержавіючою сталлю Х18Н10Т. Порошкова металургія. 2021. Вип. 07/08. С.95-104.