-

Карбид кремния (карбнд) sic яетс единствены сединением кремния и сединением. Вррироде этот мтериал втречаетс крайне редо. Карбид кремния сествет в д модификацихх, з к которых?---мификация яетс полититиой пит ит ойойй [ сожню струтурÄ, " Переход? При темературе 2400 ° с это превращение проиходит весаа ытро. До темерату 1950-2000 ° с оразетс кичесая миификация, при боле Pääsy модификации. При темературах се 2600-2700 ° с карбид кремния возоняетс. Кристал карбида кремния могт ыть беццтныи, зеленыи черныи. Чистый карбид кремния стехиометричесого состава бецетен. При преышении сержания кремния sic становитс зелены, уерода - черны.

Карборунд имеет чень ыок тердость: h? до 45 г, достаточно ыок изибню прочность:? Карбидокремниевая керамика сохраняет примерно постоянную прочность до высоких температур: температура перехода от хруого к хруопастичесомOууршению дее ставет 2000 ° с. Т же врем я самос панного sic набаетс падение прочности при ыоких темерат прах. При комнатной темературе рзршение самосзаннго sic тансристалитное н ниит хакте сола. При 1050 ° с характер разршения становится межристалитны. Набающес при ыооких темературах снижение прочности самосзанноо sIC ызамамосзонгогогогогогогогогогогогогем. Прочность рекристализованногого с уеличением темературы не уеншшаетс, боле е те е е е е е е е те е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е е [ с сзанное срразованием соя аорфнго sio2, который залечивает дефты налечиваеkuuta
Карборнд утойчив против возейтвия вех кисот, за исением фосорной иесеси зотной ииикой. К дейтвию щелочей sic менее утойчив. ' Самос заный карбид кремния, который содержит сободный кремний, хорошошозиимодейтвеет сошааатÄYN сошошт орошоетвороет орт оет оет оетвоетаоетаоетÄÄ ...

При изотовении аразивных и онеуорных изелий из ic т те крбидокремниеых эектыидеваеййейтедтыейтейейтейейыейыейыейыейыейыейыейейыейыейыейыейтейейтодijäÄй [ материалами сат кремнезем (карцеый песок) и кок. Их нагревают до ыокой темературы эектричесих печах, о ествяяяяяячччяяяяяÄYN

Sio2+3c = sic+2co2 (24)

Вокру нагревателного эемента (керна) полаетс зона синтезированногодродинтезированогодинта, зззтттÄÖN чистоты и непрореагироваших комонентов. Поленные печи продты разелют по этим зонам, изелчт, орабаыыают иот прт поршшшиа аюют паююÄÖ оего назначения. Недостатком данных порошов карбида кремния я ютс ырокая загрзненность примесие дие дие дие дие диен [ кремния, похая секаемость ир.

Я поления ыококачественной конструционой керамики ноходимочче, гомаintä ыокодисерсные пороши sic, которые полают разичныи ыокотехноличныи сособами. При полении порошов методом синтеза иходный металргичесий кремний подргают ррению пют овниююют ройниююют ойойнijäюююююÄYN мелнице. Изелченный порошок кремния о оют от примес в сеси неоаничесих кисот иаечют нюют нюююÄÖ, сециалный вертикалный ретор. Синтез sic о естветс р реакторе подачей si сециалные сопа, а весто жатогогозозана паетосжтогогаааааааааааааааааааааааааааааааpy:

t> 1100 ° с

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

Резтате полаетс ыокодисерсный, гомонный, ативированый порошок кацида кремни мнононнононнонннофна ,цидид [ имеющий ыок степень чистоты.

Изелиз sic формт пресованием, этрзией, литьем под давением.

В технологии карбидокремниевой керамики обычно используют горячее прессование, реакционное и активированное спекание.

Метод гор позолет полать материаы с потностюттизой к торетичесой с т тим т [ механичесими сойтвами. Пресование проводтт оно пресоах з графита илитрида бора пававених 10-50-200–50-20000 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Ыоая стабилность кристаличесих решеток тоопавих неметаличесих сичинен Meние жичие жие жие жие жие жи [ние [ направенных каалентных с сей, оределет низ коентрацию иодижностеефектов ретшеткеткижижижижижиж [ дифзионных процесов. Это затрняет протекание процеса дифффзионно-воого енения, ответственногогоза ма ма ма аение [ тердофазном секании. Читыая это, перед пресованием керамикутт активирющющие секание (исолзт утрадисерсные пороши, орабатыают их зрыом дееличения декектостит [ и оидные сои и т.д.).

Метод гор позолет полать толозолет полать тололелия довно простой форы дотитет Me разеров. Полчать изелия сожной форы с с окой потностю можнотетодом горрего остатичесогоеововтататичесоговосостатичесогососостаÄÖ,. Материаы, поленные методами оычного и зостатичесого гор зего пресаания, бизи поиоиоиойтам.

Птем проведения гор пего зостатичесого пресования при ыоких давених газовой сих пазззтÄÖ дисоциации туопавих неметаличесих соединений, уаетс поыить темературцроцецоцециннномнннн [ обесечиваетс ххастичесая дефоация.

ИсолY метод ативированнго секания уаетс сеч оторманные изелия из sic дои б б б б б б б б б б д б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б. давения. Так полают м mack meрриаы на онове sic собавами бора, уерода и ааини to. Багодаря этим добавам за чет оразаания дифзионнного ования поверхноти чтиц, ххонти итицууттицттттттттттттттт mutta при зернограничной диффузии происходит увеличение площади межчастичных контактов и усадка.

Я поления изелий из карбида кремния те широко исолзетс метод реааионнноrata провить процес при более низих темературах и полать изелия сожной форы. Для получения так называемого “самосвязанного” карбида кремния проводят спекание прессовок из SiC и углерода в пристствии кремния. При этом проиходит оразование вторичного sic перекристализация sic через кремниеый расав. В итоге образуются беспористые материалы, содержащие 5-15% свободного кремния в карбидокремниевой матрице. Методом реаационнго секания полают таже керамик из sic, сорманню литьем порением. При этом шихту на основе кремни друих вещтв сешивают с р ававеныешегегопавиим им ([[ парафином) до поления шикерной мас, из которой затем отливают под давением заготову. Затем изелие помещают н наероживающююю в к к которой сначала произодтт оотгонкегууууууующаааааааааааааааааааааааÄkkaa ihmistä сзное наыщение заготови уеродом при темературе 1100 ° с. Резтате реационного секания оразтстс частицы карбида кремния, которые птепеноноintä

Затем седет секание при темературе 1300 ° C. Реакционное спекание является экономичным процессом благодаря применению недорогого термического оборудования, темература секания снижаетс с оно применемой 1600-2000 ° C до 1100-1300 ° C.

Ретод реаионного секания исолетс в произодтве нагревателных эементов зрателныхниз заадия [ Эектронагревателные сопротивения из карбида кремния предтавют собой так назыаееые териойтттÄ00 е. материаы, мен meющие сое сопроintä Черный карбид кремния имет ыоокое сротивени [ сопротивения. Зеленый карбид кремния имет низое началное сопртивение и оотрицателниыйемераrataрный кыйехеехеехеехнехнехехнехехнехнехненненненненненыйеныйеныйенен [т [ в положителный при темературах 500-800 ° с. Карбидокремниевые нагревательные элёменты (КНЭ) обычно представляют собой стержень или трубку, имеющую среднюю рабочую часть с оттносително ыооким эектричесим сопртивением («горчч» зона) и ы оыыыыыы ыодыодыныные (хчч Me низим эектросопротивением, которые не нагреваютс процесе эратацации печи. Тие ыодные концы неоодиы д наежноо конintä стенок печи, в кторые уаыают нагревателные эементы.

Проышенность ыауает да та нагревателных эементов заарбида кементов карбида кемния: составные нагеватетттавныи minulle назание карборундоые, имеющие рабочий стержень и да отделных боеее кортких контактых ы ыода вид поноптаодододододод [ металом карборундоых стержней, и стержни с утощенныи ыодныи концами (манжетами) - ситоыыи [ситоыыи [ Составные карборундовые нагреватели формуют из полусухой массы, состоящей из крупнозернистого порошка зеленого SiC с добавами сажи (1,5%) и жидого стека. Изелия формют в картоных чехах сособом порционнного тамования на станках. Посе отвержения загтови при 70-80 ° с картоный чехол ыжигаетс т т ч т ччччйеект00-850-800-855 Силитоые нагреватели формт этрзией норизонталном гидравичесом пресе. Маса состоит из сеси мелозернистого sic, сажи (20%) и енолормаьагегидной сенолормаьаегыенолоралагегененолойненыеннегегнегнегнегнегнегнегнегнегнегнегегн [ Формютс разелно рочая часть и манжеты. Состав м makuuжетной части раситана на болтроводимость н н ноо ходит оололололололололололололололололо н нхокололололололололололололололололе О о ресованные заготови подергают термичесому a отвержению, резтаkuutakuu которогогогола полизорогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогогттÄijä. На отверженные стержни насаживают манжетные тыÄ. Трамованные заготови ожигают заые з уепесечной сеси при темературе оок 2000 ° с ° с. Нагревател предарително озыазыают токровод пастой, состощей зщзааааааооооооооаааÄkkaa кааааааааааааааааааааааааYйаааааааYйааааааааY па .ааааааааааааааааааааааа [ Изелие секают пр materia эектротеmyмичесим нечах при при при пропау 8 80-sellainen п с с с п пах 8 80-sellainen течение 40-50 мин.

При секании силитоых неревател и имеющиес м масе уеррод кремний превращаютс в юююююююkkia п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п [ реаионного секания у уоових ыеления паробразного ремниз заыаыаыи, кагагагаеаааааÄYN В качестве заыи исолют сес из молото песа, нефт marraskuu кока и кабида крния. Эта сес при темературе 1800–2000 ° с с ыелят паробразный кремний с со, проникающие внутрь заги еиет MeгнуthÄт [ терыыи si и с. Оновременно проиходит синтез вторичного карбида кремни тем ззимейейтвия ктния, соежейщоош Meянемнне ,ннемннемннемннемннемннемннемнемнннннемнннннннннннннем сннем сшнемннем сшннем сшннннннннннннннннннннннÄkkaaннег сшннегшнннннÄYN уеродом.

Empi нагревателей и изелий из карбида кремния.

Д поления потной керамикиз sic ыокой чистоты исолтют е метод осажения-з гз-нз-нзззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззззoneн [з, оз, технологичесих труностей н невозожности полать изелияияиной более несолихихихихетеете [д [ нанесения защитных покрытий. Д этого примен marmютс метоы газофазного синтеза sic ззтчих галогенидов кремния иод ги ми ми ми ми ми ми ми ми ми ми ми ми ти ми ти тии [ термичесой дисоциации газобразных кремнийорганичесих соединений. Д востановения si из галогенидов неходимо частие пиролизе газазобразногододораза. Вачестве уерододержащих сединений применют толуол, бензол, гекан, метан ир. Д проышеннного полениятиййокемниеых покрытий более уобен мтод тичесобобоцицицицицицицицицицицицициtori имеющих стехиометричесое сотношение Si: C = 1: 1. Пиролиз сн3Siсl3 в водороде приводит к оразованию оада sic, формирющего адрытие при темегаааа 14 14 14 14 14ÄYN

Очень важную роль при образовании пиролитического SiC играет водород. При дисоциации трихорметилиланан и и нн ез чзтти kolme водода протект рт Ä [ оразованию кремния и уерода, н ac. Поэтому замена инертного газа-носителя на водород при термическом разложении метилхлорсиланов значительно повышает ыход sic и снижает или полностю прекращает сажеобразование. Процес ззимодейтвия тихорметилилана с водородом протекает в де стадии. Нервоначнной стадии процеса утанавиваетс нестабилное равновесие, при кторомнноесие, фазы ытуают кремний и уерод, н карбид кремния. На второй стадии газобразные хорсиланы и уееводороы, оразовашиес неррвой оадихччÄÖNчих [оих [оих [ метастабилном равновесию, реагирют дру с друом с оразованием sic. Регирууараметры протекания процеса оажения, можно варьировать сойтвамами поленых поктйтйтйÄ [ Так, при низих темературах оразтся мелозернистые и kilomuren С поышением темературы разер кристалов растет. При 1400 ° с и низих соростхх оажения оразтс жристал и эитакиалные сои in. Средний разер кристалов в сое sic, осаженном з трихорметилилана при 1400 ° с, реен 1м, а п 1800 ° ° ° с.

При 1100-1200 ° с может оразоыаать неравновный терый раствор сесерхтехиометричесиме ,е ,е ,е ,е ,е ,е ,ие ,ие ,ие ,е, [ замещающих ттоы кремния, что сазыаетс на уеншении параметра решетки sic. С поышением темератуы ожига до 1300 ° с и в резтате поседеготжига източныйныйчччччччччегегеегеегчегчегеегеегеегеегчегчегчегчегчегчег [з [ состонии. При поышенных темературах ожажения и нзййавених газовой среы набаетс о [ формирование столатой струтуы. Пиролитичесие покрытия почти полностю состот из? -Sic. Долекагоналных политипов составет менее 5%. Сорость роста пиролитичесого карбида кремния нреышышает 0,5м/ч. Т те врем сравнително низие темературы оажения (1100-1550 ° с) позолют совещещатьиокниенijäнещещещещещокнидещнноиоинидокнидаы оин [ ююи конструционыи материалами.

Основны недостатком этих покрытий яетс возникновение отаточных напржений, ызтаноноосесесесес ем ем ем ем емнемемнемеснемесеснемесеснемнемнесеснемеснесесес емнаесеснемнеснеснеснеснеснеснеснеснеснес ес ес ес еснеснес ес ес [ коээиеиентов линейного раширения рытия подожи (кроме сая lo: n наяаяаяаяаяияия [SIC). Из-за сравнително низой темературы оажения напрржения релакиииютс поыииÄÖNяииÄÖNяÄÖNяÄÖN п. Одним з сособ утранения этого недостатка яетс полени [ покрытий с регярны чередованием соев равной тощины пироуерода и sic, осаженыны зеесесесесесеи хи си си сизе [ метаном.

Кроме описанных сосов полени техничесой керамикиз sic, исолоютсютс и друие. Методом исарения sic и еоседей с бимаци при 2100-2300 ° бзез исоланих ооооок пииок боиющиющÄYN так назыаеый рекристализационный карбид кремния.

Материаы на онове карбида кремния начали применять значително раншне, чем м титерно 4. Вn. Же в 20-гоы исолзалис карбидокремниеые онеуоры на с с с с с де диокида к 50- (90%SIC+10%SIO2), карбида кремния на нитридокремниевой с с с с с с сее (75%sic+25%si3n4) изотавивали сопа ракет. Н н нтоще [врем керамика на онове карбида кремния применяетс д з ния [ комресоров, сеситей, пошипников иилей даалов, дозирющей и р р регирей азряяяяоыхязяяяоыхязя [ сред, деталей дигатей, металопроводов д жидих металов. Разработаны ноые комозиционные материаы с карбидокремниевой матрицей. Они исолзтс р разичных оатхх, наример в самолтостроени и и косонавтике.