Карбид кремния (карборунд) siC ялетс единсенныы соединением кремния и уерода. В природе этот материал втречаетс крайне редо. Карбид кремния сествет в до модикацацих, з к которых? -Модикацация ялцццццттттттттттттттттbben сожнюю стттр гекагоналной форыы. Утановено оол с 20 струтр, относих к г гагоналной форме карбона. Переход? -Sic>?-SIC проnerхиue примерно при 2100 ° с. При темературе 2400 ° с с превращение проиходиtt. Д д терератral 1950-2000 ° с оразетс кичесая модифация, при бол ы ый тййрррррррррррр parancs модификации. При темературах се 2600-2700 ° с карбид кремния возоняетс. Кристалы карбида кремния моут ыть бецететныи, зеленыи и чеossz. Чисый карбид кремния стехиометричесесогогогогостава бецетен. При преышени содержания кремния sic становитс зелены, уерода - черны.
Карборунд имет чень ыоо тердость: h? о 45га, оотаточно ыокю зиибнюю прочность :? зо д д 700ма. Карбидокремниевая керамика сохраняет примернner хруо к к ххооueстичесесо рзению д л нmal состав 2000 ° с. В ж ве врем дамосанного sic набааетс падение прочности при ыококих темратрррррр При комнатной темературе разршение самосанногnet sic трррииситálat az и ни хактеűt При 1050 ° с х хактер разршения становитс межриситны. Набющающес при ыоких темературах снижение прочности саманнннннordt. Прочность рристизованного Sic с уеличением связанное с образованием слоя аморфного SiO2, который залечивает дефекты на поверхности и во внутренних слоях изделий.
Карборунд утойчив против возейтвия вех кисот, иа исением фосорной и и зue ззтт и и п п п п п п п п п и и и зue азотйй и и и и о о kód К дейтвию щелочей sic менее утойчив. Утановено, что карбид кремния сачиваетс металами груы железа и марганцем. Самосанный карбид кремния, который содержиu собо кремний, хорошо заимодтеет с с стттю.
При зоотовениmány аразивных и онеуооых изелий из sic, таже карбидиихххххххых эектронагánk карбиихueйхххххххххххххххaннххánk. материалами сат кремнезем (карцеый песок) и кок. Х нагревают о ыо ыой темературы в эектричесих печах, оесествллллллллллллллл синтез метод kód:
SIO2+3C = SIC+2CO2 (24)
Вокр нагателного эемента (керна) полчаетс зона синтезированного продтт а н ° н н з з к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к зánk чистоты и непрорmeаueгашашаших комонентов. Поленные в печи продыы разелелт п п ээ этим зонам, зеелчаюю, орабаыаюаюаюаюаюю и паюают пюююююbben ощene назначения. Недостатком данных порошов карбида кремния ялтс ыокая загрзненость прсиои ,и ,и ,и ,и ,и ,и ,и ,иоиоиоиоиоиоиоálatul кремния, похая секаемость и д.
Д поения ыооueчесесенной конструционной керамики неоходододогололовать ыокочочисте, гогоге иолололололововат ыокочочисыы ыокодисерсные пороши sic, которые полчаюю рзичныи ыокотехнололололичныии сособами ue. При полени порошов методом синтеза иходный металргичесий кремний подерают иееению и и и и и и в в о о о о оою дению и и о о о о оánk. мелнице. Ззеленный порошок кремния отаюаюаю ою ор примей в сеси неорганичесих кисотирррююююююююююююю nke тхх зисол зот нррюююююю ню з кисол оот ирррюююююююююхихkrét сециалный вертикалный реактор. Синтез sic оесестлетс в реакторе подачей si в сециалные сола, в весто жатого воза па пае пра пра пра пра пра пра пра пра пра пра пра пра пра п parancs:
T> 1100 ° с
3Si+C3H8 = 3SIC+4H2 (25)
В результате получается высокодисперсный, гомогенный, активированный порошок карбида кремния монофракционного состава, имеющий ыою степень чистоты.
Изелия из sic формю пресоанием, эттзией, литьем под давением.
В технологи карбидокремниевой керамикикикикычычычычыч иоозю горчч пресание, рционнон hogyan.
Метод горччо пресования позолет полать материаы с потностю б б й к к т тртчч и и с с ы ыоимénk механичесими сойтвами. Пресование проводт оычычычыч в прсооueх з гр гита ииитрида бора пра пра пра пра пра пра пра пра пхх х дхх х дхх д д00е са сааа. Ыокая стабилность кристаличесих решеток тоопавих неметалесесихихихиеilv ниеиеиеиmet направенных ковалентных сей, оределет низю концентрацию и иодижноса нешешики, иоженнорnk р реши, иоженнорnk неши ,и, иоженнорnk нешии ,и, иожносnk деков неши, иатормnke диффзueоvenых процесов. Ээо затрунет протекание процеса диффueзионно-вого течения, отетвеного заасасасасасасасасасkrét тердофазном секаниmány. Читыая ээо, перед пресанием в керамик водт ативирющющие секание добанирagyaráz ф ф ф фue ззззállítás (иоою утрадисерсные пороши, орабаыыаюю хз зрыо деленения дефектнirat са па пюе п п п п п п п п перх п п пееееееаааааааааааатánk. и оидные сои и т.).
Метод горячего прессования позволяет получать только изделия довольно простой формы и относительно небольших разеров. Получать изделия сложной формы с высокой плотностью можно методом горячего изостатического прессования. Материаы, поленные методами оычного изостатичесесого о горчо пресания, бизи п п п п п п п п п п с сйuтuтuтuтuтuтuтuяuя.
Птем проведения горчего зостатичесого пресания при ыоue давених газововов с с с с с с сеы (1000ма па), прющющющющющющющющющющющющющánk. дисоциации тогавих неметаличесих соединений, уаетс поыиueь темратур проца уо ур ун,,,,,,,,,, п parancs оесечиваетс их пастичесая деформация.
Используя метод активированного спекания удается спечь отформованные изделия из SiC до плотности свыше 90% без приложения давения. Так полаюю материаы н онове sic с давами бора, уерода и иииния. Багодаря ээи добавам за чет оразования дифзueнззззо со новерхности частиц, х к к к к к к кnk уцállítási при зернограничной иифue проихue уелеление пощадади межчастич контактов и иадака.
Доения изелий из карбида кремния таже широко иполеее метод р п п п п п пánk к к п п п п п пánk. проводить процес при более низих темератур и и полать изелия сожной фры. Д поления так назыаемого “самосанного” карба кремния провоят секание пресовококококоо зо з з зic иаа ва ва ва вание про в о з зic иееророрtte приствиии кремagyarázat. При этом проner ходит оразование вторичного sic и перекристализ sic через кремниеый расав. В итоге образуются беспористые материалы, содержащие 5-15% свободного кремния в карбидокремниевой матрице. Методом реационного секания полчают таже керамик из sic, соормованнюю лить п п оававававававававававававана лить п п п п п п о kód. При этом шихту на основе кремния и других веществ смешивают с расплавленным легкоплавким органическим связующим ( парафином) д п пения шикерной масы, з к к которой затем оаюаюают паюю павававением загооууу. Затем изелие помещают в нmeгероживающю сред, в к ктачалалала прозодтт о titro лзз аататзатkr латататататánk. сзозное наыщение заготови геродом при темерату 100 ° с. В р зтате реационного секания оразю частицы карбида кремния, которые посепно запnk иоюююю иnk ихы иоы ихы поы поы п titro
Затем седет секание при темературе 1300 ° C. Реационálat секание ялетс эономueчы процесом багодаря применению недорогогорnke тчueсооueгогорорnke наа на оkrét темература секания снижаетс с оычно применяой 1600-2000 ° C о szám 1100-1300 ° C.
Метод реационногnet секания иооеее в проnerзододт нагревателных эенентов з ззида крмния. Эектронагатателные сопротивения з карбида кремния предтавю соб с й та нааеыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыааааииии ( é. материаы, менющие сорррреение под виянием нагрева или хажения. Черный карбид кремния имеет высокое сопротивление при комнатной температуре и отрицательный температурный коэффициент соротивения. Зеленый карбид кремния имет низое началное сориение и сабабрueтателный темерат parancs в пожителный при темеературах 500-800 ° с. Карбидокремниеые нагревателные эеенты (кнэ) оычно предтаююю соб стержень ии тч тч тч тч тч тч тч ич и и ч ч чánk, и с с ч ч ч ч ч ч ч чánk, част о о о ително ыоue эектричесим сотрением («горчая» зона) и иое («холоы »е») к о с с и и и ы оые ( низим эектоорртивением, которые не нагреваю в процесесе эпатации печи. Такие ыодные концы неоххueы д н ° жежного контакта с п п эектттт оз parancs стенок печи, в которые уаыаюаюю нагревателные эементы.
Проышенность ыаает да тагревателных эенентов из карба кремия: составныные нагтиállítási назание карборундоые, имеющие рабочий стержень и да оелных болротких кnkbben металом карборундоых стержней, и стержни с уощенныи ыоодыи концами (манжетами). Составные карборундоые нагатели формю из полухй масы, состощей з к крзернисттоо пnk п п п пор с сic сic с сic с сic с сic с сic с сic сicic с со п пор о kód добамами сажи (1,5%) и жидого стека. Изелия формю в картоных чехах сособ порционногnet тоования на станках. Посе оержения заготови при 70-80 ° с к картоnklый чехол ыжигаетс в тчатой э эечч пи пи пи пи пч пи пч пч пи пем5050 ° с50 °5050 °ч ччч пчч пч пи пем5050 ° с550 ° пи пч пч пи пемт50. Силитоые нагреватели формю этрзией на горизонталном гидравичесом пресе. Ма а состоит из сеси мелозозористо о, сажи (20%) и фенолоормалалалалиидной см ы. Формю разелно рабочая часть и манжеты. Сосаж манжетной части ритан на болю проводимость и и н ходит ко 40%si. Орресанные заготови подергаюаюю термичесом оержению, р р реретálatító короророра па па па полимиз которnk. A Трамованные заготови ожигаюю в заые из уесесочной сеси при темратур ооло 2000 ° с. Нагревател предарително оазыаюаюаюаюю топововощей пастой, состощей з к к кафита и иарцаűt Изделие спекают прямым электротермическим нагревом в специальных печах при пропускании через заготовку тока в 80-100А в течение 40-50 мин.
При секани силитоых нагателей ueмеющиес в масе уерод и кремний пращаюаютсяяю во «втчичч» sic п пх прх пращаююююя во »втччч» sic п о ох ннх нащаюаяюяо во воччч »sic п о о оmal реационного секания в уовихх ыеленения парооразного кремния из заыии, коаюаюаюаюаюаюаюаюаюánk. В качестве заыи иоозю сес из молото песа, нефтного кока иарбида кния. Э пес при темературе 1800-2000 ° с с ыелет парообразный кремний ио, проникающие внутт загоиállítási терыии si и с. Оновременнner проиходue синтез вторичного карбида кремния птаимодейиия кремния, содежащщ в ш ш ш ш киииихннннн кремния. уеродом.
Седет оеетить, ччо реационное секание верые нашо сое практичесое примение имеnk в в п подmal примение üzenet нагревателей и зелий з карбида кремния.
Д поления потной керамики из siC ыокой чистоты иползю таже метод оажеиue з г г г г г г г г ф ф ф ф з з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-з-с-с-с-с-с-с-с-с о оmal оажее о о оmal оажения технологичесих тнностей и невозжжжности полать изелелagyarázat нанесения защитных покыыый. Дэо применютс метоы газофазного синтеза sic з летчих галенидов кремния иеводорори и и и и и иетagyarázat термичесй д дцueциации газобобразных кремнийораничесих соединений. Л востановения si из галогенидов неоходимо частие в пиролизе газобразног в ворааа. Вачесесе уеродержащащих соединений применюю толо, бензол, гекан, метан kett. Дрреенного поления карбидокоемниеых поктий более уобен метод термичойой red имеющих стехиометричесое сотеношение si: c = 1: 1. Пиролиз СН3SiСl3 в водороде приводит к образованию осадка SiC, формирующего покрытие при температурах до 1400°С.
Чень важнюю рол при оразовани пиролитичесого sic иррает водород. При иицueциаци тхоорметилилана в инертной атосере без частия ворода паюаюают рт рт еюююююbben оразованию кремния и уерода, а нs н sic. Поэтом замена инертного газа-носител на водород при термereg ыход sic и снижает или полностю прекращаеает сажеобразование. Процес заимодейтвия троорметилилана с водором протекает в д д с стадии. На первоначалной стадии процеса утанавner иаетс нестабилно рновесие, прорizet в качачачтвте консagyarázд кавнонüntetett ф ытюают кремний и уерод, н нарбид кремния. На второй стадии газообразные хлорсиланы и углеводороды, образовавшиеся на первой стадии в концентрациях, отвечающих метастабилном равновесию, реагирюю дру с д дро с оразованием sic. Региру параметры протекания процеса оажения, можно варьировать сойамами поленых п поыыат. Так, при низих темературах оразтс мелозернисе и метастабтабныные струтры. С поышением темеератуы р разер кристалов р растет. При 1400 ° с и н них соростх оажения оразююю монокристалы и эитакиалink со сои (Sic. Средний разер кристалов в л л SIC, оаженном из троорметилана при 1400 ° с, равен 1 1мм, при 1800 ° с п с с с.
При 1100-1200 ° с может оразоыать неравновесный терый расор сераавехиомálat замещающих атоы кремния, ччзы зыазыаетс на уеншениmány паметра решети sic. С пением темеератуы ожига д о 1300 ° с и и и в р ьттатmer поседегего о ожига изыычныйчныйчirályi уный унч уыйый уоо о fiás mód состояниmány. При поышеных темературах оажения и н них давених газов среы н н но к кnk ка ка к кnk к ка к кnk ки к кnk к к кnk к к кnk к к к кnk к к кnku ко к кnku ко кnk к к кnk к ° о ко ко к к кnku к fiammal ко к к к кnku к кnk к ° о ко ко к о ° о ко ко к о ° parancs формирование столчатой струтры. Пиролитичесие покыыия почти полностю состоят из? -SIC. О гmeаоналных политипов составет менее 5%. Сорость роста пиролитичесого карбида кремния не преышает 0,5м/ч. В то же время сравнительно низкие температуры осаждения (1100-1550°С) позволяют совмещать карбидокремниевые покрытия с ююиue констуционныи материамами.
Оновны недостатком этих покытий ялетс возникновение остаточ напений, ызызанноесатииálatogatás коээициентов линейного р ширения покыыы и пололи (кроме счая нанения sic нic) и и и и и и и и и и иыыыыыuя ныыыыыыыuяыuяыыыыыыыыыыánk. Из-за сравнително низой темераttы оажения напения нелакирютс и и прытия. Оним из сособ утранения этого недостатка я яетс поление соитых поктий, т.е. покрытий с регулярным чередованием слоев равной толщины пироуглерода и SiC, осажденным из смеси хлорметилсилана с метаном.
Кроме оисанных сособов поления техничесой керамики из siC, иооюююю и и ииие. Методом исарения sic и ео поседей с уимации при 2100-2300 ° с б и ueполования покакакакакánk так назыаеый рристализационый карбид кремния.
Материалы на основе карбида кремния начали применяться значительно раньше, чем материалы на основе Si3N4, АlN, В4С и Вn. Ж 20-20-г г и иоловалалис карбидокоемниеые онеуо на не з з д и и в г г кремния (90%SIC+10%Sio2), д в в г г крния (90%SIC+10%Sio2), в в в г к кния (90%SIC+10%sio2) карбида кремния на нитридококниевой с е (75%SIC+25%Si3N4) ззотавалалалали ии са ра ракет. В настоще врем керамика н онове карбида кремния применяетс злототения повálatának кыхых к к к к к к к nk к к о о о kód комресоо, сесителей, пошипников и гилз далов, дозирющ ue и ииых иых и и а а а а кыхых к parancs сред, деталей дигателей, металоповодов д жидих металов. Разработаны ноые комозиционые материаы с карбидокнниевой матрицей. Он иоою р р ичных оастхх, например в самолетостроени и и косонавтике.
A postai idő: 2018. augusztus-22