'

Карбид кремния (карборунд) sic являтся единственныы соединением кремния и лероive. В природе этот материал втречается крайне редко. ' сложнюю сктур гексагональной форыы. Установлено около 20 структур, оннящихся к гексагональной йорме карборуннда. Переход? -Sic>?-Sic происходит примерно при 2100 ° с. При темературе 2400 ° с это превращение происходит весьа ыстро. До темератур 1950-2000 ° с образется кическая модикикация, при боле ыыый тйааааааяяяссссссссссссссссаааааасссссааorteerгалidentююююсссаааааыыюююссссааааоссссссссааorteerнллыidentююююсссссаааааасссссссссссссссссссссссekkerы сююююююсссссссссссenskap ссюююююююююююююююююююююююююююююююneem модификации. При темературах свыш ыш 2600-2700 ° с карбdeer кремния возонятся. Кристаллы карбdeer кремния могтт ыыы бесцветныи, зеленыы и черныы. Чистый карбид кремния стехиометрического состава бесцветен. При превышении содержания кремния sic становится зелены ы, улерода - черны ы.

Карборунд имет очень ыыою т тердость: h? д о 45га, достаточно выыокю изибнюю прочность :? зз до 700ма. Карбdeer хрукого к хрукопластическом разршению дл нее составляaneт 2000 ° с. В то ж ж время для самосязанного sic наблюдается падение прочности пosk: При комнатной темературе рршршение самвязанного sic транскристалитное и н сит ххрк л. При 1050 ° с характер разршения становится межкристаллитныы. Наблюдающеся при ыыоких темературах снижение прочности самвязанного sic вызвано ео окислениwys. 'N связанное с орразованием слоя аорфного SIO2, который залечивает дефекты н поверх хт ихтттттттттрррррйй.
Карборунд устойчив против воздействия вех кислот, за исключением фосфолй иесм и ззй и пликов. К деййт щ щелочей sic менее ссйчив. Установлено, что карбид кремния сачивается металлами груп железа иаанцем. Самосвязанный карбdeer кремния, который содержит свободный кремний, хорошш заимоййтву с с с.

При ззотовлении абразивных и онеуорных ззделий из sic, а тжж крбидокремниевых элеive материалами слжат кремнезем (кварцевый песок) и кокс. Их нагреваюю до выыокой темературы э электриччких печах, ощщттвля синтез методом ччо:

SiO2+3C = SIC+2CO2 (24)

Вокру нагревательного элемента (керна) полччччя зона синтезированного прок,, з н нй зз кыыыыыттттлллллл йзыттттттллллeet зз ззыытттттттлллллл йзыытттттттллenged чистоты и непрореагировавших комонентов. Полченные в печи продукты рзделяюю пээ з зонам, зееччю, орраыы и и почю по по ююююююююю my ощщо назначения. Недостатком данных порошков карбида кремния яются ыыыокая заззненеeng сриесями, болшшшодержани ие де диидддake даадake даадддake дааake даииииake даииake кремния, плохая секаемость и др.

Для полччения выыококачественой конструкционой керамики неохходимо иолзззз ы ыыоочыыы, гомогогеныgesk, выыокодисперсные порошки sic, которые полчают рзличныии выыокотехнологичныии сособоби. При полччениce порошков методом синтеза ихххый металлургический кремний подвергю wing мельнице. Зеелчченный порошок кремния отывают от примес в сеси неорганических кислот и нравляюю на конооute зезччеюенананоengde еелезчччененанананive еелезеччченанананоengue еелеsbлччннанананоengue еелеsbлччнннананute нелеззччченаred. сециальный вертикальный реактор. Синтез sic оществляется в реакторе подачей si с сециальные сопла, а вее жатогоззззхходsing пранннннннзххходаеografie пропeds:

t> 1100 ° с

3SI+C3H8 = 3SIC+4H2 (25)

В р льтате полчается выыокодиспoneer имеющий выыокю сюепень чистоты.

Изделия з sic формю прессованием, ээстзией, литьем под давлением.

В технологии карбидокремниевой керамики оычычыч иолззюю горяче прессование, рцццццнн ииваваанон Ist се иS.

Метод горячего прессования позволяет полчать материалы с плотностю близкой к т т т] механическими свойствами. Прессование проводят оычно в прессформах з графита иsing ниииа бора при двлех 10-5 м и. • nog дифзионных процессов. 'N тердофазном секании. U (исолззю ультраsing и окидные слои и т.).

Метод горячего прессования позволяет полчать только изделия доольно простой форы и иттиits ннооыыыышшшшшшceшшшшшшшшceшшшшшшшceшшшшшшшшшceшшшшшшшшceшшшшшшшшшшceшшшшшшшшшшшceшшшшшшшшшшшceшшшшшшшшшшшceшшшшшшшшшшшшшшшшшыce разеров. Полччать изделия сложной форы с ы ыыокой плотностюю можно методом горяччо ззостатиччкого прсоваots. Материалы, полченные методами оычычного и зостатического горячего прессоваange, близки по п свойвам.

'N диссоциации тугоплавких неметаллических соединений, удается повысить температуру процесса до уровня, при котором оесечивается х пластическая деформия.

Используя метод активированного спекания удается спечь отформованные изделия из SiC до плотности свыше 90% без приложения давления. Так полчают материалы на основе sic с доавками бора, улерода иююииния. ' при зернограничной дифзии происходит увеличение площади межчастичных контактов исадка.

Для полччения изделий из карбида кремния тжж широко исолззяя метоive кццыйыйыйыйого яяиce, коый погогpos секаниografie, коыйыйыйогололеканиografie, проводить процесс при боле низких темературах и полчать ззделия сложной форы. Для полччения тк называемого “самосязанного” карбида кремния проводят секание прессовок з sic уллоо сс з з sic уллод PA сс з з иилод PA ( присуonieografie При эээ происходит оррзование вторичного sic и перекристаллизция sic через кремниевый рслав. В итоге орразтся беспористые материалы, содержащие 5-15% свододangeго кремния в ии voorstel. Методом реакционного секания полчают тажж керамику из sic, сформованнн лие п по давлениwys. При этом шихту на основе кремния и других веществ смешивают с расплавленным легкоплавким органическим связующим ( парафином) до полчения шликерной маыы, з которой затем отливают под двлением ззоо. 'N сквозное насыщение заготовки u улеродом пosk: 1100 ° с. В р ллтате реакционогого секания образююя частицы карбида кремния, кототототототоы иотт е ззо.

Затем следует секание при темератуles 1300 ° C. Реакционное секание ятятся экономичныы процpos м благо daarvan применению неоруогогог тического орудогогормичесогорорудднннane, темература секания снижается с оычычно применяемой 1600-2000 ° C до 1100-1300 ° C.

Метод реакционого секания иолззея в производстве нагревательных эементов з каиide. Электронагревательные соротивления з карбида кремния представляют сой т т н нзы .. е. материалы, меняющие свое сposтивление под влиянием нагрева ил лаждения. Черный карбид кремния иет высокое сопротиinasie сопротивления. 'N в положительный при темературах 500-800 ° с. Карбdeer 'n низким электросопротиinasie ' стенок печи, в которыы укладывают нагревательные элементы.

Пosk: название карборундовые, имеющие рочий с стжж и дв одееых боле котких контиых ыыхыхоо вии ииыхыхыхыхыыыыоа иииииыхыхыхыыыыыыыыооо ous металлом карборундовых стержней, и стержни с ттолщеныыыи выводныии концами (манжетам) - силитовыыыааалsing. Составные карборундовые нагреватеergie om добавками сажи (1,5%) и жидкого стекла. Изделия формю к картонных чехлах сособом порционного трамования на станках. После отверждения заготовки при 70-80 ° с кртоный чехол ыжигается в т чатой ​​эээтт ч п с тпееерррр ч п с тпееттрррррр ч ч с. Силитовые нагреватели формю ээстзией на горизонтальном гидравлическом пресе. Масса состоит из сеси мелкозернистого sic, сажи (20%) и фенол формальдегидной солы. Формются раздельно рабочая часть и манжеты. Состав манжетной части расччитан на болшшю проводимость и в него входит ооло 40%si. Оррессованныute заготовки подвергают термическом отеждению, в р рллтате которого сола поееззззografie. На отвержденные стержни насаживают манжетные ткки. Трамованные заготовки ожигают в ззыкк з улепесочной сеси при темературе ок 200 2000 ° с. Нагреватель предварительно омазывают токопродящей пасografie, состоящщ з кокса, грии и и кварцевко. Изделие секают пряыы электротермическим нагревом в сециальных печч прир 8 ч ч ч ззо ккк ч з з зоо ккккккк ккккккккккккккккккккккккккккккккlei течение 40-50 мин.

При секани силитовых нагревателей имеющиеся в массе улерод и крмний превращютс в «в взч» sic п моххзззззч »sic п механach реакционого секания в условиях выделения паробразного кремния з ззкки, к Een поол жжжжый н н н н н ный н н н н н н н н н н ныйый н н н н н н н ный ный ныйый н ныйыйыйыйррррр .жжигаыйый н н ный ный ный ный ныйыйыйррррр .жжжits. В качестве заыкки иotsлзююю сесь з молотого песка, не Febфтяного кокса и крбида кремния. 'N твердыи si и с. О Een, улеродом.

Следует отетить, что рееционое секание вервые нашло свое практич opdrag нагревателей и изделий из карбида кремния.

Для полччения плотной керамики sic sic ыыокой чисты и иолззю тжж метод ожде] 'n нанесения защитных покрытий. Д 1 этого применяюeskou van методы газофазного синтеза sic з л тчч г галогенидов кремн и улеводоiveide и ини метоooitiveiveiveiveiveдо нннеееоorkooitiveдоооorkдо ннееоorkooitooitakeдоодододовмни метоorkiveideiveдоооодовмни метоooitiveдооодooitide Het мететоooitiveдооorkjie. термической дисоциаци газобразных кремнийорганических соединений. Дя востановления si з галогенидов неходимо частие в пиролизе газобразногодода. В качестве улеродсодержащих соединений применяюup толуол, бензол, гексан, метан ир. Для проышленного полччения карбидокремниевых покрыup й боле удобен метод тическ дййsing, ми метихой дисоциather имеющих стехиометрическое сотношение si: c = 1: 1. Пиролиз сн3siсl3 в водороiveive приводит к обрзованию оадка sic, ормирющющо поытие при тпетрр д д д д с.

Ччень важню р о при орразованииce пиролиonger Пosk: образованию кремния и улерода, а не sic. 'N выход sic и снижает или полностюю прекращает сажразование. Процес взаимодейruimte трихлорметиinasie Н plek фазы выытуюю кремний и улерод, а н карбид кремния. На второй стадии газобразные хлорсиланы и улевоive Het метастабильном равновесию, реагирют дру с дpos м о разованием sic. Регулируя параметры протекания процеса осаждения, можно варьировать сойййй ми полччч покрыoj. Так, при низких темературах орразтся мелкозерниbed и иетастабильные сктуры. С повышением темературы реер кристаллов рстет. При 1400 ° с и низких скоростях оаждения оррзтся монокристалы и эиитаксиальные слои sic. Средний рзеер кристаллов в слое sic, оажденном з т ххлорметилсилана при 1800 ° с с с.

При 1100-1200 ° с может обрзовываться неравновес т теый р ст с с сверххтхиотрич opdrag замещающих атоы кремния, что сказывается на меншшении параметра решетки sic. С повышением темературы ожига до 1300 ° с иsing в р лльтате последющющо ожж з ыточчыйыйлл ыыыысeveeles с лллв ыыыыссvaar вллллвыыыыссvaar состоянии. При повышенных темературах ожаждения и низких давлениях газовой с ы наблюдаеття иил ый рт sing формирование столчатой ​​стктуры. Пиролитические покрытия почти полностюю состоят из? -Sic. Доля гексагональных политипов составляет менееewe 5%. Скорость роста пиролитичеografie карбида кремния не превышает 0,5м/ч. В то же время сравнительно низкие темературы оаждения (1100-1550 ° с) позволяюю совмещатьыыииorkррррррннныыщщыыиwing м] юююии конструкционныии материалами.

Основным недостатком этих покрытий является возникновение остаточных напряжений, вызванное несоответствием температурных коээцициентов линейного раширения покрытия и подложки (кроме слчая нанесения sic н sic) и. Из-за сравнительно низкой темературы осаждения напряжения не нелаксится и иокрытия растстсюografie. Одним из сособов устранения этого недостатка являтся полчение слоистых покрытий, т. покрыoje с с р улярны ч чередованием слоев рвной тощины пироулерода и sic, оаждети з с сеits хееиии з сеи хеееииил з сеitsрееиилииз сеихееиaneы з з сеиеееиeke с з сеиеееиeke с з сететтиborgыиииинилнннилнннилнннилн низ из sing метаном.

Кроме оисанных сособов полчения технической керамики из sic, иолззются и дриane. Методом испарения sic и ео последющей сллимаци при 2100-2300 ° с бз иSзозззования св) так называеый рекристаллизационный карбdeer кремния.

Материалы на основе карбида кремния начали применяinasie van значительно рнш, ч м мln, аln, н н оиее мln4 Вn. Уже в 20-е годы использовались карбидокремниевые огнеупоры на связке из диоксида кремния (90%SiC+10%SiO2), а в 50-е годы из карбида кремния на нитридокремниевой связке (75%sic+25%si3n4) ззоотавливали сопла ракет. В настояще время керамика на основе карбида кремния применяется дл изттовлideц уплто, ,sing колец ицяясооооооооооооооооооооольыхыхыхоцяяяооlei компрессоров, смесителей, подшипников и гильз для валов, дозирующей и регулирующей арматуры для коррозионных и абразивных сред, деталей двигателей, металлопроводов дл жидких металлов. Разработаны новые комзиционные материалы к каидокремниевой матрицц. Они исполззююя в различных оластях, например в самолетостроении и к космонавтике.