Карбид кремния (карборунд) SiC является единственным соединением кремния и углерода. В природе этоt material vstrechétsya kraйne redko. Карбид кремния существует в двух модификациях, из которых ? сложную структуру гексагональной формы. Установлено около 20 структур, относящихся к гексагональной форме карборунда. Переход ?-SiC>?-SiC происходит примерно при 2100°С. При TEMPERATURE 2400°S До температур 1950-2000°С образуется кубическая модификации. При температурах свыше 2600-2700°С карбид кремния возгоняется. Кристаллы карбида кремния могут быть бесцветными, зелеными da черными. Чистый карбид кремния стехиометрического состава бесцветен. При превышении содержания кремния SiC становится зеленым, углерода – черным.
Карборунд имеет очень высокую твердость: H? до 45ГПа, достаточно высокую изгибную прочность: ?изг до 700МПа. Карбидокремниевая карамика сохраняет примерно постоянную к хрупкопластическому разрушению для нее составляет 2000 ° C. Вто же время для самосвязанного SiC наблюдается падение прочности при высоких температурах. При комнатной температуре разрушение самосвязанного При 1050°С характер разрушения становится межкристаллитным. Наблюдающеся при высоких температурах снижение прочности Прочность рекристаллизованного SiC с увеличением температуры. связанное с образованием слоя аморфного SiO2, который залечивает дефекты.
Карборунд устойчив против воздействия всех кислот, за исключением фосфорной. К действию щелочей SiC менее устойчив. Установлено, что карбид кремния смачивается Самосвязанный карбид кремния, который содержит свободный кремний, хорошо взаимодействует со сталью.
При изготовлении abrazиvnыh и огнеупорныh изделий из SiC материалами служат кремнезем (kvарцевыy песок) da кокс. Их naгреваю DO выsokoy temperaturы da эlektrycheskih pechah, osuschestvlya syntez metodom Аchesona:
SiO2+3C=SiC+2CO2 (24)
Вокруг нагревательного эlementa (kerna) и непрореагировавших компонентов. Полученые в печи продукты разделяют по этиm zonam, izmelochaut, obrabatыvat da poluchаю поскать общего назначения. Недостатком данных порошков карбида кремния я видео кремния, плохая спекаемость da др.
Для получения высококачественой. высокодисперсные порошки SiC, которые получают различныmy При получении порошков методом синтеза исходный. мельнице. Измельченый порошок кремния отмывают от примесей. специальный вертикальный реактор. Синтез SiC осуществляется в реакторе подачей Si в специальные
t> 1100 ° C
3Si+C3H8=3SiC+4H2 (25)
В результате получается высокодисперсний состава, имеющий высокую степень чистоты.
Изделя из SiC формуют прессованиеm, эkstrauzyey, lytьem pod davlenyem.
В технологии карбидокремниевой керамики обычно.
Метод горячего пресскования позволяет получать механическими свойствами. Прессование проводят обычно в прессформах из графита Высокая стабильность кристаллических решеток направленных ковалентных связей, определяет низкую диффузионных процессов. Yadda za a yi amfani da shi a matsayin wani abu mai ban sha'awa, mai ban sha'awa, mai ban sha'awa. твердофазном спекании. Учиtyvaya это Кактивирование поверхности влагу и оксидные слои и т.д.).
Метод горячего прессования позволяет получать razmerов. Получать изделия сложной формы с высокой плотностью можно. Материалы, полученные методами обычного
Путем проведения горячего изостатического прессания диссоциации тугоплавких неметалическиx обеспечивается их пластическая деформация.
Используя метод активированного спекания удается спечь отформованные приложения давления. Так получают материалы на основе SiC с добавками бора, углерода и алюминия. БLAGODARYA ETIM DOBAVKAM ZA SHET OBRAZOWANYA DIFFUTION сloя зернограничной диффузии происходит увеличение площаdy
Для получения изделий из карбида проводить процесс при более низких температурах и получать изделия. Для получения так называемого "самосвязанного" карбида кремния кремния. При этом происhodyt obrazovание видео видео SiC Витоге образуются беспористые материалы, содержащие 5-15% Методом реакционного спекания получают также керамику из SiC, сформованную литьем под давлением. При этом шихtu на основе кремния парафином ) до получения шликерной массы, из которой затем. Затем изделие помещают в науглероживающую среду. связующего, а затем сквозное насыщение заготовки углеродом при температуре 1100 ° C. В результете реакционного спекания образуются
Zazzabi zafin jiki na 1300 ° C. Рекциое секание я вляется температура спекания снижается с обычно применяемой 1600-2000 ° C до 1100-1300 ° C.
Метод рекционного секания используется в производстве нагревательныh Эlektronaгревательные супротивления из карбида кремния представляют собой так называемые термисторы,. e. материалы, меняющие свое сопротивление под влиянием нагрева или охлаждения. Черный карбид кремния имеет высокое сопротивление sопротивления. Зеленый карбид кремния имеет низкое начальное сопротивление переходящий в положительный при температурах 500-800 ° C. Карбидокремниевые нагреватльныe эlyumentы (КНЭ) Rabochuyu чаstь с относительно выsokym низkym эlektrosoprotyvlenyem, kotorыe ne нагреваюся в prosesse эkspluatatsyy pechy. Такие выvodnыe kontsы neobhodymы для надежно котакта Razrушения stenok печи, в kotorыe ukladyvayut nagrevatelnыe эlementы.
Промышльноst выпускает два типа нагревательныh карборундовые, имеющие рабочий стержень и два отдельныh. карборундовых стержней, и стержни с утолщенными выводными концами (манжетами) - силитовые нагревател. Составные карборундовые нагреватели формуют. добавками сажи (1.5%) da жидкого стекла. Изделия формуют в картонных чехлах способом порционного трамбования на станках. После отверждения ZAGOTOVky PRI 70-80°C KARTONYI CHEHOAL VыжиGAеTSYA Силитвыe naгреватли формуть эkstruzyey na гориzontalnom гиdravlicheskom PRESSE. Масса состоит из смеси мелкозернистого SiC, сажи (20%) da фенолформальдегидной смолы. Формуются раздельно рабочая часть и манжеты. Состав манжетной части расчитан на большую проводимость и в него входит около 40% Si. Отпрессованные заготовки подвергают термическому отверждению На отвержденные стержни насаживают манжетные трубки. Трамбованные заготовки обжигают в засыпке из углепесочной смеси при температуре около 2000°С. Нагреватель предварительно обмазывают токопроводящей пастой. Иzdelie spekаюt pryam эlektrotermycheskim nagrevom 80-100А в течение 40-50 min.
При спекании силитовых нагревателей имеющиеся в массе углерод реакционного спекания в условиях выделения парообразного кремния В качестве засыпки используют смесь из молотого песка. Эта смесь при температуре 1800-2000°С выделяет реагирующие с твердыми Si и С. Одновременно происходит синтез вторичного карбида кремния путем. ku.
Следует отметить, что реакционное спекание впервые. и изделий из карбида кремния.
Для получения плотной керамики из SiC высокой чистоты технологических трудностей и невозможности получать изделия. нанесения защитных покрытий. Для этого применяюся методы газофазного сиnteza SiC. термической диссоциации газообразных кремнийорганических соединений. Для восстановления Si из галогенидов необходимо участие в пиролизе газобразного водорода. В качестве углеродсодержащих соединений применяют толуол, бензол, гексан, метан и др. Для промышленного получения карбидокремниевыh. имеющих стехиометрическое соотношение Si:C=1:1. Пиролиз СН3SiСl3 в водороде приводит к образованию осадка SiC
Очень важную роль при образовании пиролитического SiC играет водород. При дисскации трихлорметилсилана в инертной атмосфере без участия образованию кремния и углерода, da SiC. Поэтому замена инертного газа-носителя на водород при термическом SiC и снижает или полностью прекращает сажеобразование. Процесс взаимодействия трихлорметилсилана с водородом протекает в две стадии. На первоначальной выступают кремний и углерод, а не карбид кремния. На второй стадии газообразные хлорсиланы и углеводороды, образовавшиеся метастабильному равновесию, реагируют друг с другом с образованием SiC. Регулируя параметры протекания процесса осаждения, можно варьировать. Так, при низких температурах образуются мелкозернистые и метастабильные структуры. Сповышением температуры размер кристаллов растет. При 1400°С Средний размер кристаллов в слое SiC, осажденном из трихлорметилсилана при 1400 ° C, равен 1мкм, а прим - 180 ° C.
При 1100-1200°С может образовывываться замещающих атомы кремния, что сказывается на уменьшении параметра решетки SiC. Сповышением температуры отжига до 1300°С или свободном состоянии. При повышенных температурах осаждения и низких давлениях. формирование столбчатой структуры. Пиролитические покрытия почти полностью состоят из ?-SiC. Доля гексагональных политипов составляет менее 5%. Скорость роста пиролитического карбида кремния не превышает 0,5m/ч. В то же в премя сравнительно назкие температуры любыми конструкционныmy материалами.
Оsnovnыm nedostatkom эtyh pokryty yavlyatesya vozonknovenыe ostatochnыh naprostatkom. коэффициентов линейного расширения покрытия и подложки Из-за сравнительно низкой температуры осаждения напряжения Одним из способов уstranenyya этого недостатка является покрытий с регулярным чередованием слоев равной zama.
Кроме описанных способов получения технической керамики из SiC, используются и другие. Методом испарения SiC и его последующей сублимации 2100-2300°С получают так называемый рекристализационный карбид кремния.
Материалы на основе карбида кремния начали применяться значительно раньше, чем материалы на основе на основе на основе. Уже в 20-е годы использовались карбидокремниевые огнеупоры на связке из диоксида кремния (90%SiC2+5е), 10% SiCд из карбида кремния на нитридокремниевой связке (75%SiC+25%Si3N4) изготавливали сопла ракет. В настоящее время керамика на основе карбида компрессоров, смесителей, подшипников и гильз для валов, дозирующеи абразивных сред, деталей двигателей, металлопроводов для жидких металлов. Разработаны новые композиционные материалы с карбидокремниевой матрицей. Они используются в различных областях, например в самолетостроении da в космонавтике
Lokacin aikawa: Agusta-22-2018