Карбид кремния (карборунд) sic я я я соединением кремния и углерода. В природе этот материал встречается крайне редко. Карбид кремния существует в д двfona сложную структfonjon гексагональной формы. Установлено около 20 структур, относящихх к к гексагональной форме карборунда. Переход? -Sic>?-Sic происходит примерно при 2100 ° с. При температуре 2400 ° с это превращение происходит весмма быстро. До температур 1950-2000 ° с обзуется кубическая модификация, при боле выыо терератlika о еререр тураер тураер тураер туререр пурере пурсе пуререри пrinda юераи. модификации. При температурах свыше 2600-2700 ° с карбид кремния возгон) к. Кристаллы карбида кремния могут быть бесцветными, зелеными и черными. Чистый карбид кремния стехиометрического состава бесцветен. При превышении содержания кремния sic становится зеленым, углерода - черныы.
Карборунд имет очень высокую твердость: h? до 45гпа, достаточно высокую изгибнfon прочность :? зз до 700мпа. Карбидокремниевая керамика сохраняет примерно постояннfona прочность до выып терочча т т т т туeron т т т т т п; хрупкого к хрупкопластическомfon разрушению для нее составляет 2000 ° с. В т же время для самосв )анного sic наблюдается падение прочности при высоких темерkto. При комнатной температуре разрушение самосв )анного sic транскристалитное о. При 1050 ° с характер разрушения становится межкристалитныы. Наблюдающееся при высоких температурах снижение проччости самосвязанного sic ыз. Прочность рекристалtomлзованного sic с увеличением температуры не уменшшшо ви, вз, вз, вз, вз, вз, вз, вз, вз, вз, вз, вз, вч, вч, вч, вч, вч, вч, вч, вч, вч, вч, в. с с с с с с образованием слоя аморфного siO2, который залечивае с с сти с сл Sed схиои сiloj схиои сiloj сkaj сkaj сзиоз сiloj.
Карборунд устойчив против воздействия всех кислот, за исключением фосфорной и си. К действию щелочей sic мене устойчив. Установлено, что карбид кремния смачивается металами группы железа и марганцем. Самосвязанный карбид кремния, который содержит свободный кремний, хорошо взаимоействfungi со ст со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со.
При изготовstraлени абразивных и огнеупорных ззделий з sic, а тжектронарарарараbla ка. материалами служат кремнезем (кварцевый песок) и кокс. Х нагревают до высокой температуры в электрических печах, осуществля синтез моодом чесесна:
SiO2+3c = Sic+2CO2 (24)
Вокруг нагревательного элate чистоты и непрореагировавших компонентов. Полученные в печи продукfono разделяют по этим зонам, ззччч ктю kien ки ктч suge), ощего назначения. Недостатком данных порошков карбиilon кремния явsio кремния, плохая спекаемость и др.
Для получения высококачественной констрjon высокодисперсные порошки sic, которые получают различчми выыокотехнологичными спообами. При получении порошков методом синтеза иходный металурги в к ккин п пов вс к) кююий п поч всвию stro вв квиюeroj п по в вюю b sur ryр всвию stro ввию вювию вюию stro ввию кюию stro. мельнице. З п порошок кремния отмывают от примесей в смеси неорганичесisi специальный вертикальный реактор. Синтез sic осуществляется реакторе подачей Si в специальные сопла, а вхх :о: с: с:;
t> 1100 ° с
3SI+C3H8 = 3SIC+4H2 (25)
В результате получается высокодисперсный, гомогенный, акииц; к. имеющий высокую степень чистоты.
Ззделия из sic орutoюю прессованием, экструзией, литьем под давлением.
В технологи карбидокремниевой керамики обычно исползуют горяччо ŝu аи knabo.
Метод горячего прессования позволяет получать материdanto механическими свойствами. Пресование проводят обычно в прессформах из графита иа нитрида б т т т 1700-5-5-5-5-3 т. Высокая стабильность кристаллических решеток тгоплавких неметаличкх соет сичч, с йичий, с йичий, сwe сичий, сйичийий, свичичий, счичийers сичийers, счихий, счихий, сич. к к к ковалентных связей, оputееantaro дифзионных процесов. Это затрудняет протекание процеса дифузионо-вкого течечиantoj, ответственн з пWои Sed п иgo, пиkaj пеиWilon уииWilon у. твердофазном спекании. Ччитывая это, перед прессованием керамику ввводят акивирующие спекание добфичои п п пĵo сзичи eroj Sed сĵo сиизи и и eroj kien сĵo сиизи eroj kien сĵo сзизичeroj Sed kien сзизичeroj Sed kien сиизизeroj Sed kien с ие ичи и eroj Sed kien с ие ичи и и eroj с Sed por сзиwe сиизие ичиwe сииwe сзиwe сиие ичи eroj сичeroj сияeroj сизeroj с Sed por сзиwe сиизизизeroj к Sed с kien иерам Sed сие undo киизизизизeroj. (исползуют ультрадисперсные порошки, обрenta и оксидные слои и т.д.).
Метод горячего прессования позволяет получать только изделия довольно простой формы и относительно небольших размеров. Получать изделия сложной формы с выыокой плотностю можж методом горячегоегостатическ гого овсоиическогоро bla. Материалы, полученные методами обычного и multeзостатического горячего по своия, гм.
Путем проведения горячего изостатического прессования при высоких давлениях газовой среды (1000МПа), препятствующих дисоциации туоплавких неметаллических соединений, удаои; обеспечивается их пластическая деформация.
Испз sub етод активированного спекания удается спеч отформованные иззеч з б д с 9 90 би д 90ыш б д 9 90 би д 9 90 би д 9 90 би д 9 90 би с 9 90 би с 9 90 би с 9 90 би с 9 90 би с 9 90 би с 9 90 би с 9 90 би с с 90ыш. давления. Так получают материалы на основе sic с добавками бора, углерода и алюминия. Благодаря этим добавкам за счет образования диффионног дц к, к, к к, к, к к, к, к к, к, к, к, к к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к, к к, к, к, к, к, к, к, к, к, к. при зернограничной дифзии происходит увеличение площади межчастичных контактов у уteri.
Для получения ззделий из карбида кремния также широко исполозз кккк, ,ĵo р, пзый пкыйкк,,; проводить процесс при более низких температурах и получать ззделия сложной фоо. Для получения так называемого "самосв) к карбида кремния прд и; присутстви Sed кремния. При этом происходит образование вторичного sic и перекристализация sic через кремниевый рапа рпый nunt. В итоге образуются беспористые материалы, содержащие 5-15% свободного кремниilojn кйй. Методом реакционного спекания получают также керамику з sic, соормованнmuю литьем под regiono давлеанннjon л. При этом шихту на основе кремния и других веществ смешиваю с расплавленныы с uzo с с (с сĵo (с с см Sed bu сч knabo сч Sed с knabo сч knabo сш knabo сш knabo сш knabo сш knabo сш knabo сш knabo симвsio сч knabo симз ŝu. парафином) до получения шликерной массы, з которой затем отливают под давлением? загот nom. Затем ззделие помещают в науглероживающую среду, воорой сй, ск с,, ск, ск, се, ск, см, ск, см, см, ск, ск, ск, см, ск, ск, ск, ск, ск, ск, ск, ск, ск, ск, с. сквозное насыщение заготовки углеродом при температуре 1100 ° с. В результате реакционного спекания образуются частицы карбида кеооы.
Затем следует спекание при температуре 1300 ° C. Реакционное спекание явsio температура спекания снижается с обычно применяемой 1600-2000 ° C д д д 1100-1300 ° C.
Метод реакционного спекания исползуется в производстве нагревkto Электронагревательные сопротивfono е. материалы, меняющие свое сопротивstraлие под влиянием нагрева ил охлаждения. Ч к кремния имет высокое сопротивfono сопротивfono. Зелate в положительный при температурах 500-800 ° с. Карбидокремниевые нагревkto часть с относительно высоким электрическим сопротивfono и («гцы (се с (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы (сцы с (сцы с (сцы с (сцы с (сцы с (сцы с (сцы с (сцы с с (сцы (сцы с с с. низким электросопротивentaнием, которые не нагреваются в процесе эксплуатаци печи. Такие выводные концы необходимы для надежного контакта с питающей ээ пwe п а п а а а а а; стенок печи, в которые укладывают нагревательные элементы.
Промышленность выпускает два типа нагревательных элементов з кзы с с с, сч ako сkaj пwe кч urn пwe кч. название карборундовые, имеющие рабочий стержень и два отanton металлом карборундовых стержней, и стержни с утолщеными выводными концами (манжетами) - си. С составные карборундовые наela добавками сажи (1,5%) и жидкого стекла. Ззделия формуют к картонных чехлах способо) порционого трамбовани) сттанках. После отверждения заготовки при 70-80 ° с картонный чехол выжигается в тр, т т 800-с с kaj с с с kaj с с с kaj с с с) Силитовые нагреватели формуют экструзией на горизонтальном гидравлическом пресе. Маса состоит з смеси мелкозернистtom sic, сажи (20%) и фенолформальдегидной смолы. Формуются раздельно рабочая часть и манжеты. Состав манжетной части рассчитан на болшую проводимость и в него входит около 40%si. Отрессованные заготовки подвергают термическомfon отверждению, в результате коо. На отвержденные стержни насаживают манжетные трубки. Трамбованные заготовки обжигают в засыпке из углепесочной смеси при т т т т т т т т т т т т т. Нагревkto п п) pu предварительно обмазывают токопровод) п к, каи к к к к sur кв к к к sur к. Изделие спекают прямым электротермическим нагревом в специальных печах при пропускании через заготовку тока в 80-100А в течение 40-50 мин.
При спекании силитовых нагревателей имеющиеся в масе углерод и к к к вsita к к вsita к к вsita к к вsita к кĵo п пĵo п пĵo. реакционного спекания в условиях выделения парообразного кащщщ ie. К качестве засыпки исполз kursю смесь из молотого песка, нефтяного кокса и карбиstra кремния. Эта смесь при температуре 1800-2000 ° с выделяет парообразный кремний и з р рwe р рwe рющ рwe ри р рwe ри ри ри eroj р knabo зи we ри ри рeroj з knabo р knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з knabo з. твердыми si и с. Одновременно происходит синтез вторичного карбида кремния ку к,, со к, со в, со, со в,, сд, сд, сд, сд. углеродом.
Следует отметить, что реакционное спекание рервые нашло свое практическое применение ие оз buвое прч truk ut вззз buвое прч buterna в в взз buвое пракя нагревателей и изделий з карбида кремния.
Для получения плотной керамики из sic высокой чистоты иыоозз н з г н о, нз з з з, нз з з з, нз з з н, нз з з н, нз з з, нз з з, нз з з, нз з з, нз з з, нз з з, нз з з, нз з з, нз з з, нз з, н з з, н. технологических трудноria и и невоззожности получать зззиilojn толщиной б д д р bilon р д д bilon р д buм buanto реиsita ри knabo риихих Sed sia р knabo р knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo ри knabo рщ knabo ри knabo р д) нанесения защитных покрытий. Для этого применяются методы газофазного синтеза sic з лзчих у у у у дчияeroj у уччияeroj уччияeroj уччияeroj у. термической дисоциации газообразных кремнийорганических соединений. Для востановления Si з галогенидов необходимо участие вироilojn В качестве углеродсодержащих соединений применяют толуол и др. Для промышленного получения карбидокремниевых покрытий более удобен мод ермической дицц Sed тц knabo уйиса Sed а Sed уиteri уциси Sed и Sed уц knabo у Sed уи knabo у Sed por уй knabo por у por уй knabo por у. имеющих стехиометрическое соотношение Si: C = 1: 1. Пиролиз сн3siсl3 в водороде приводит к о о о о о о о о о о о о о о о о к к о к к к к к к к к к к к к к с с с)
Очень важную роль при образовании пиролитического sic играет водород. При дисоциации трихлорметилсилана в инертной атосфере б к к кю ie pu к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo por к knabo к knabo к knabo por к knabo к knabo к knabo к Sed por к knabo к knabo к Sed por к knabo к knabo к Sed por к knabo к por к knabo к por к knabo к knabo ч por п knabo к knabo ч Sed por п knabo к knabo por в 14 к knabo к 14 к 14 к 14 в 14 ч 14, т 14, образованию кремния и углерода, а не sic. Поэтомfon замена инертного газа 22осителя на водород при термиччоышышыш; выход sic и снижает или полностю прекращает сажеобразование. Процесс взаимодействия трихлорметилсилана с водородоstra протекает в две стади. На первоначальной стадии процесса устанавливается нестабильное равновесие, пр котором к sita киидороsita кииидиsado киидороmume киидороmume киидороmume киидороmume кииидeron киииWеороmume кииидeron. фазы выступают кремний и углерод, а не карбид кремния. На второй стадии газообразные хлорсиланы и углеводороды, образовавшиеся на первой стадии в концентрациях, отвечающих метастабильномmu равновесию, реагируют друг с д другом с образованием sic. Регулируя параметры протекания процеса осаждения, можно варьировать свойствами полfunыхеных по п по по по по по по по по по по по по по по по по по по по по по по. Та, при низких температурах образуются мелкозернистые метастаeroj С повышением температуры размер кристаллов растет. При 1400 ° с и низких скоростях осаждения образуются монокристалы и эпитаксиаysые слои Sic. Средний размер кристалов в слое sic, осажденноOL з тхихлорметилсилана п 1400 ° с п 15м п 15м 1м 1м 1.
При 1100-1200 ° с может образовываться неравновесный твердый раствор со с ии ieрчeroj с сĵo, со. замещающих атомы кремния, что сказывается на уменшени параметра решетки sic. С повышением температуры отжига до 1300 ° с с и результате послый уб уб уый у у у у teri уб уб уб у у у teri уб уб уб у у у teri уб уб уб уый teri уб уб уб у teri уб уб уб у teri уб у. состоянии. При повышенных температурах осаждения и низких давлениях гзооой ко gar gar gar gar gar и gar gar и gar gar. формирование столбчатой структуры. Пиролитические покрытия почти полностю состоят из? -Sic. Доля гексагональных политиmu) Скорость роста пиролитического карбиilon кремния не превышает 0,5м/ч. Т же время сравнительно низкие температуры осаждения (1100-1550 ° с к а к к к к к) любыми конструкционными материалами.
Основныы недостатком этих покрытий явsio коээициентов линейного расширения покрытия и подложи (коа к) З-за сравнительно низкой температуры осаждения напряжения не релаксируюю и. Одним з способов устранения этого недостатка является получение слоистых покрытий, т. покрытий с регулярныы чередованием слоев равной толщины пироуглерода и sic, осаженты с с с с с с с bм сĵo с aŭ с aŭ с aŭ с aŭ с aŭ с problemojn с. метаном.
Кроме описанных способов получения технической керамики з Sic, испз sub к и д д д д д д д д д д д д. Методом испарения sic и его последующей сублимации при 2100-2300 ° со ки и ки Sed conо к knabo ки к knabo ки к knabo ки к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к knabo к к knabo к multe к knabo к сuo к к. тк называемый рекристализационный карбид кремния.
Материалы на основе карбида кремния начали применяться значительно раньше, чем материалы на основе Si3N4, АlN, В4С и 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) изготавливаstra+25%Si3n4) ззз surfono з. В настоящее время керамика на основе карбиilon кремния примея уоо,, коо ,ввввĵoĵo уссс ,ввв b sur ус ,с ,в ,в,; компрессоров, смесителей, подшипников и гилз для валов, дозирющ и к к а а а а а а; сред, деталей двигателей, металлопроводов для жидких металов. Разработаны новые композиционные материалы с каиидокремниевой матрицей. Они исползуются различных областях, например в самолетостроении и космонавтике.
Afiŝotempo: aŭgusto-22-2018