Керамика на основе SiC – Техническая керамика

Карбид кремния (карборунд) SiC является единственным соединением кремния na углерода. Nke a bụ ihe atụ nke ihe eji emepụta ihe na-emepụta ihe. Карбид кремния существует в двух модификациях, из которых ? структуру гексагональной формы. Установлено около 20 структур, относящихся к гексагональной форме карборунда. Переход ?-SiC>?-SiC происходит примерно при 2100°C. При TEMPERATURE 2400°S До температур 1950-2000°С образуется кубическая модификация, при более высокой температуре кации. При температурах свыше 2600-2700°С карбид кремния возгоняется. Кристаллы карбида кремния могут быть бесцветными, зелеными na 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 керамика сохраняет примерно : пкопластическому разрушению для нее составляет 2000 Celsius. В то же время для самосвязанного SiC наблюдается падение прочности при высоких температурах. При комнатной температуре разрушение При 1050°С характер разрушения становится межкристаллитным. Наблюдающеся при высоких температурах снижение прочности SiC вызвано его окислением. Прочность рекристаллизованного SiC с увеличением температуры не уменьшается бразованием слоя аморфного SiO2, который залечивает дефекты na поверхности
Карборунд устойчив против воздействия всех кислот. К действию щелочей SiC менее устойчив. Установлено, что карбид кремния смачивается металлами групппы железа na марганцем. Самосвязанный карбид кремния, который содержит свободный кремний, хорошо взаимодействует со сталью.

При изговлении abrazиvnыh na ogonneupornыh izdeley иz SiC, a takzhe karbidokremnyyevyh эlektronaгревилисй ужат кремнезем (кварцевый песок) na коks. Их naгrevat na vыsokoy temperaturы na эlektrycheskih pechah, osuschestvlya na-eme ihe nkiri metric:

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

Вокруг нагреватльного эlementa (kerna) poluchátsya zona syntezyrovannoho produkta, a za nyị-zony ореагировавших компонентов. Полученые в печи продкты разделяюt po эtym zonam, izmelchachut, obrabatыvat na poluchаюt dị njikere. Недостатком данных порошков карбида кремния вляются? плохая спекаемость na др.

Для получения высокококачественой орошки SiC, которые получают различним Na Adепророшезввом соо оом си вомегррвооииий кресний ккддддю а в Измельченый порошок кремния отмывают от примесей в смеси ьный вертикальный реактор. Синтез SiC осуществляется в реакторе подачей Si в спечиальные

t> 1100 Celsius

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

. ющий высокую степень чистоты.

Иzdelia из SiC формуют прессованием, эkstrauzyey, lyтьem pod davlenyem.

В технологии карбидокремниевой керамики обычно

Метод горячего прессования позволяет получать материалы с плотностью ọsụ ụzọ. Прессование проводят обычно в прессформах из графита или нитрида бора при давлениях 10-50МПах 10-50МПа и тум-50МПа и тум-50. Ozo: ипревкенть, зонцевиновновиновиновиновиноеноиноеноеноСть Неность В Ноннызпр ессg. Nke a na-eme ka ọ bụrụ ihe na-eme ka ọ bụrụ ihe na-adịghị mma m спекании. Учитыvaya это, PERED PRESSOVANIM WE EKEREMYKU вvodyatsya льзуют ультрадисперсные порошки, обрабатывают слои na т.д.).

Метод горячего прессования позволяет получать только изделия Получать изделия сложной формы с высокой плотностью можно. Материалы, полученные методами обычного

Путем проведем горя горя гостсования давления, 1000 Туголавких Ннеr Naraеческая lyефорация.

Используя метод активированного спекания удается спечь отформованные изделия из SiC 9 вления. Так получают материалы на основе SiC с добавками бора, углерода na алюминия. Бlagodarya эtym dobavkam za schet obrazovanya dyffuzonnы sloya na poverhnosti частипать ничной диффузии происходит увеличение площади межчастичных контактов na усадка.

Для получения изделий из карбида кремния также широко процесс при более низких температурах и получать изделия сложной формы. Для получения так называемого "самосвязанного" карбида кремния проводят . При этом происhodyt obrazoвание вторичного SiC na ndị na-eme egwuregwu Витоге образуются беспористые материалы, содержащие 5-15% свободного кремния в карбидокремниевой. Методом реакционного спекания получают также керамику из SiC, сформованную литьем под давлением. При этом шихtu na osnove kremnya na dreih vestsv smeshịa s rasplavlennыm legkoplavkym ) до получения шликерной массы, из которой затем отливают под давлением заготовку. Затем изделие помещают видео тем сквозное насыщение заготовки углеродом при температуре 1100°C. В результате реакционного спекания образуются частицы карбида кремния, которые постепено заполняю .

Igwe ọkụ na-ekpo ọkụ na 1300 ° C. Рекциное спекание вляется эkonomychnыm ihe ngosi, ания снижается с обычно применяемой 1600-2000C na 1100-1300C.

Метод реакционного спекания используется в производстве нагреватльныh Эlektronaгревательные сопротивления из карбида кремния представляют собый так называемые термисторы,. e. материалы, меняющие свое сопротивление под влиянием нагрева или охлаждения. Черный карбид кремния имеет высокое сопротивление при комнатой ивления. Зеленый карбид кремния имеет низкое начальное сопротивление оложительный при температурах 500-800 Celsius. Ngwaọrụдокрбиевмевые натиеватеттелтентетентентентент преюавль преюавль Астекуюа часть Na-adọta - «гороктренимимимимимимим) зона) ртием, Которые НареваюТссссpе сплатацплатацплатаци пе .и. Таky выvodnыe kontsы neobhodymy для надежного питакта с питающе писание ok pechy, в kotorыe ukladyvayut nagrevatelnыe эlementы.

Промааеность вт ваетпа кателноваренноваренноварениы: Нагрелеля, нолучия, нолучия Иоруе, имвыабочие Оитаных Котанных болеоруоротнн боротннн боруорот в ежей, ịhụ С в вдвонцми (санцами (ситовыелателелелелелелитовати. Составные карборундовые нагреватели формуют из полусухой массы na ike (1,5%) na жидкого стекла. Изделия формуют в картонных чехлах способом порционного трамбования на станках. После отверждения zaготовky pry 70-80°C Kartonny Chehol в тверждения в трубчатой ​​эlektropechy 8ºС. Силитвыe naгреватли формуть эkstruzyy na гоryzontalnom гиdravlicheskom PRESSE. Масса состоит из смеси мелкозернистого SiC, сажи (20%) na фенолформальдегидной смолы. Формуются раздельно рабочая часть na манжеты. Состав манжетной части рассчитан 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 spetsyalnыh печах при пропускании чез 8 nkeji 40-50 nkeji.

При спекании силитовых нагревателей имеющиеся ого спекания в условиях выделения парообразного кремния из засыпки, куда помещают обжигаемый нагрев. В качестве засыпки используют смесь из молотого песка. Eta смесь при TEMPERATURRE 1800-2000°С выделяет парообразный кремний и СО, ihe eji egwuri egwu erdymy Si и С. Одновременно происходит синтез вторичного карбида кремния путем, .

Следует отметить, что реакционное спекание впервые нашло свое применение именно лий из карбида кремния.

Дия плучения плотной кедамwой часокой чатоддд оазовой фазовогия Na Na Na Na Na Na) и Невозсти иели болиой болололиотенететететететия нащития Окрытий. Для этого применяюся методы газоFAznoho сиnteza SiC из летучих галогенидов кремния na углевотом ссоциации газообразных кремнийорганических соединений. Для восстановления Si из галогенидов необходимо участие в пиролизе газобразного водорода. В качестве углеродсодержащих соединений применяют толуол, бензол, гексан, метан na др. Для промышленного получения карбидокремниевых покрытий. щих стехиометрическое соотношение Si:C=1:1. Пиролиз СН3SiСl3 в водороде приводит к образованию осадка SiC, формирующего покрытие при 1.

Очень важную роль при образовании пиролитического SiC играет водород. При диссоциации трихлорметилсилана в инертной атмосфере ремния na углерода, na SiC. Поэтому замена инертного газа-носителя на водород при термическом разложении метилхлорсиланов значите нижает или полностью прекращает сажеобразование. Процесс взаимодействия трихлорметилсилана с водородом протекает в две стадии. На первоначальной ют кремний и углерод, а не карбид кремния. На второй стадии газообразные хлорсиланы na углеводороды, образовавшиеся на первой стади в концтраха ильному равновесию, реагируют друг с другом с образованием SiC. Регулируя параметры протекания процесса осаждения, можно варьировать свойствами полученныh покрытий. Так, при низких температурах образуются мелкозернистые. Сповышением температуры размер кристаллов растет. При 1400°С na nnyзkyh skorostyah osazhdenya obrazystsya monokrystally na эpytaksialnыe sloi SiC. Средний размер кристаллов в слое SiC, осажденном из трихлорметилсилана при 1400 ° С, равен 1мкм, а прим - 180 С.

При 1100-1200 ° С может образовывываться неравновесный твердый раствор ающих атомы кремния, что сказывается na уменьшении параметра решетки SiC. Сповышением температуры отжига до 1300°С na в результате sостоянии. При повышенных температурах осаждения и низких давлениях газовой среды е столбчатой ​​структуры. Пиролитические покрытия почти полностью состоят из ?-SiC. Доля гексагональных политипов составляет менее 5%. Скорость роста пиролитического карбида кремния не превышает 0,5мм / ч. В то же время сравнительно низкие температуры осаждения (1100-1550ºС) конструкционными материалами.

Ndị na-emepụta ihe na-emepụta ihe na-emepụta ihe na-eme ka ọ dị elu иентов. Из-за сравнительно низкой температуры осачдения Одним из способов ustranenyya этого недостатка покрытий с регулярным чередованием слоев равной толщины пироуглерода na SiC.

Кроме описанных способов получения технической керамики из SiC, используются na другие. Методом испарения SiC и его последующей сублимаци при 2100-2300°С без использования связок na Ọkpụkpụ azụ azụ azụ azụ.

Материалы на основе карбида кремния начали применяться значительно раньше, чем материалы на основе на основе на основе, В Si3. Уже в 20-е годы использовались карбидокремниевые огнеупоры на связке из диоксида кремния (90%SiC), 10% Sic ида кремния на нитридокремниевой связке (75% SiC+25%Si3N4) изготавливали сопла ракет. Внастоящее время керамика на основе карбида кремния применяется, смесителей, подшипников и гильз для валов, дозирующей, й двигателей, металлопроводов для жидких металлов. Разработаны новые композиционные материалы с карбидокремниевой матрицей. Они используются в различных областях, например в самолетостроении и в космонавтике.