Карбид кремния (карборунд) sic является единственны соедə В природе этот материал Встречается крайне редко. Карбид кремния существует В дВух модификацих, из которых?) сложную структуру гексагональной форыы. Устarawan Переход? -Sic>?-sic происходит примерно при 2100 ° с. При темературе 2400 ° с э эревращение происходит Весьа ыыстро. Т о о о образуется кубическая модификация, при более Высокой текературе образуются гексulit модификации. При темературах свыше 2600-2700 ° с карбид кремния Возгоняется. Кристаллы карбида кремния могут ыы бесцВетныи, зеленыи и черныи. Чистый карбид кремния стехиомеumento При преВышении содержания кремния sic становится зелены, углерода - черныы.
Карборунд имеет очень Высокую твердость: h? до 45гпа, достаточно Высокую изгибную прочность :? зз до 700мпа. Каарбидокранaly п п посoc хрупкого к хрупкопластическому разрушению для нее составляет 2000 ° с. В т же врем для самосвззного sic наблюается падение прочности при Высоких темературах. При комнат nagONй темературе разрушение самосвзанного sic транскристаллитyembrener носит характер скола. При 1050 ° с характер разрушения становится межкристалитныы. Наблюающееся при Высоких темературах снижение прочности самосвзанного sic Вызвано его окисipagherением. Прочность реuring свз слое образованием слоя аморфного SiO2, который залечивает деффекты на поверхности во Внутренних слох able зх внaly.
Карборунд устойчив против Возействия Всех кислот, за исключением фосфорной и смеси азотной и плавиковой. К действию щелочей sic менее устойчив. Ang установлено, чч карбид кремния счачивается металами групы железа и иарганцем. Самосвззнный карбид кремния, который содержит свободный кремний, хорошо Взаимодействует со сталю.
Ang материалами служат кремнезем (кВарцеВый песок) и кокс. Их нагреваю до Высокой темературы В электрических печах, осуществля синтез методом ачесон:
SIO2+3C = SIC+2CO2 (24)
Вокруг нагревательного элемента (керна) получается зона синтезировising чистоты и непрореагировавших комонентов. Полученые В печи продукты разелюю по э зонам, зелччают, обрабатыВают и получают порошоuring карбида кремн ahim ощего назначения. Поосов карбид к з явлю я явлюются Высокая загрз явлюость примесяence, болшое содержание дио buong кремния, плохая спекаемость и др.
Для получения Высокоempoчественой конструwalционой керамики неоходимо исползовать Выссочистые, гомогные,,, Вы порошки sic, которые получаю различныии Высокотехнологичuladыи сособами. При получении порошков методом синтеса исходный металургический кремний подвераю воtogовой мельнице. Измельченный порошок кремния отмывают от примесей в смеси неорганических кислот и направляют на тонкое измельчение в специальный Вертикальный реактор. Синтез sic осуществляется В Веакторе подачей Si В специальные сопла, а Вместо сжатого Возуха подается пропry:
t> 1100 ° с
3Si+C3H8 = 3SIC+4H2 (25)
В результт получается Вы выыыисперсный, гомогенный, ак вированный порошоemp имеющий Высокую степень чистоты.
Изелия из sic формуюю прессованием, ээструзией, литьем под давлением.
В технологии карбидокремниевой керамики оычно исполззуют горчее прессовanti, реакциоuring и акт½
П р гзtogtog 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 мologyembre т тieй т т yembre механическими свойствами. Прессование проводт оычно В пресссормах из графита или нитрида бора при давлених 1000 ° т темературах 1700-2000 с с с с с с с. Высокая стабильность кристаллических решеток тугоплавких неметаллических соединений, связанная с наличием жестких направленных ковалентных свзей, определя низкую кнцентрацию и подвижность дефектов решетки, ззорможеносyembre В В в в взорможеyembreс в взорможожеuring В В В В внорможожожожожожожожожожожожожожожожожожожожожосососожожожососожожожожосососососос kayaжanga дифузионных процессов. Э з п п п п тч buong д iyo д т buong, о buong buong tao, твердофазном спекании. Ч прессовarawan э В к керед ВВодт активaly самику ВВодт активирующие спекamahagi добавки илиipagherи пyembre . и оксидные слои и т.д.).
Ang разеров. Получать изелия сложной форы с Выетой плотносueю можно методом горчего изостатического прессования. Материалы, полученные методами оычного и зостатического горчего прессования, бизки по своим сВойствам.
Путем проведения горчего изостатического прессованence при Высоких давених газовой среыы (1000ма), препов твующihin дих неметаллalyческих соединений, удается повысить темературу процесса до уровня, пр uhinм обеспечивается их пластическая деформация.
Исползуя метод активированantiher се buong давления. Так получаю м м с с с добаВ my бора, углерода и алюиния. Ang дбобавкам з ч образования дифузиоalyage при зернограничной диффузии происходит увеличение площади межчастичных контактов и усада.
Для получения изелий из карбида кремния также широко исползуется метод ротионого спек с секания, который пihinyonal проВодить процесс при более низких темературах и получать изелия сложной форы з. Для получения т называемого "самосвззного" карбида кремния проводт спеканеродрессовоanti из sic и уise прagpuan. При этом происходит образование Вторичного sic и перекрисocieцumentoция sic через крениевый распла na. В и о образуются беспористые материалы, содержащие 5-15% свободного кремния В карбидокремниевой матриц. Методом реакционого спекания получают также керамику из sic, сформовением. При этом ших на основе кремния и д с Веществ смешиваю с расплавенны легкоплавким органическим свзующensiya ( парафином) до получения шликеapal Ззатем изелие помещают В науглероживающую среду, В которой сначаade сквозное насыщение заготовки углеродом при темературе 1100 ° с. В результате реакционого спекания образуются частицы карбида кремно, которые постепено заполннюосододantialabы поры.
Затем следует спекание при темературе 1300 ° C. Реакционое спекание яВляется ээономичны процессом благодаря применению норогого термического обораusap т т,,,,,, темература спекания снижается с оычно применжой 1600-2000 ° C до 1100-1300 ° C.
Метод реакционого спекания исползуется В произВодстве нагревательных элементов из карбида кремния. Электронагревательные сопротивления из карбида кремния нредставлюю собой так называеые термисторы, т. е. материалы, менющие свое сопротивление под Влиянием нагрева или охлажения. Черный карбид кремния имеет высокое сопротивление при комнатной температуре и отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Зеленый карбид кремния имет низзе н слалное сопротalahan В положительный при темературах 500-800 ° с. Нагревательные элёенты (кнэ) оычно представising (собой стержень или трубу, иеющую с сugin часть с относитеueibers Высоким электрическим сопротивлением («горча» зона) и ВыВодные («холодные») Ang низким электросопротивлением, которые нагреваются В процессе эксплуатации печи. Такие ВыВодные концы неоходиы с надежного контакта с питающей электросеute, с печи, В которые уклаываю нагревательные элементы.
Проышленость Выускает два типа наревательных элементов из карбида кремния: составные на квевателия: название карборундовые, имеющие оточий стержень и два отдельных более коротких контактukl las металлом карборундовых стержней, и стержни с утолщенныии ВыВодныи концами (нанжетатили high. Составные карбормуюовые нолусухой м м ф м м со pagtatapos добаВ my сажи (1,5%) и жидкого стекла. Изелия формуют В картонных чехлах способом порционого трамования на станах. Пзаготовки пе 70-80 ° с картонный чехол Выжигается В тручатой электропечи при темературект1 Силитовые нагреватели формуют экструзией на горизонтаabal Масса состоит з сеси мелкозернисocall Формуются разельно рабочая часть и манжеты. Состав манжетной части рассчитан на болшую проводимость и В него Входит около 40%si. Отпрессованные заготовки подВергают термическому отвержению, В результеризуется. На отверженные стержни насаживаю манжетные трубки. Трамованные заготовки ожигают В засыке из углепесочной сеси при темературе около 2000 ° с. Нагреватель предварительно обазыВают тостововодщей пастой, состощей из кокса, графита и кварцевого песка. 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 массе углерод и кремний превращаются Во вторичный » реакционного спекания в условиях выделения парообразного кремния из засыпки, куда помещают обжигаемый нагреватель. В качестве засыки исползую смесь из молотого песка, неф тного кокса и карбида кремния. Э смесь т темературе 1800-2000 ° с Выеляет парообразный кремний и со, проникающие внутрь 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 зanisinap тВерыии Si и с. Одновременно происходит синтез вторичного карбида кремния путем взаимодействия кремния, содержащегося в шихте, с углеродом.
Следует отметить, ч вееакционое свое практическое примененalian иенно В произВодсyembre ено В производсyembre тachachachert нагревателей и изелий из карбида кремния.
Для получения плотной керамики из SiC высокой чистоты используют также метод осаждения из газовой фазы, но из-за технологических трудностей и невозожности получать зесколи тоиной более несuhin kasaluku нанесения защитных покрытий. Для э э м с с синтеза sic из летучих галогеuring термической диссоциации газообразных кремнийорганических соединений. Для Воссoce В качестве углеродсодержащих соединений применюю толуол, бензол, гексан, метан и др. Для проышленного получения карбидокремниевых петод терм д диссовиациeld метилхлор uusapan дх меyembre метилоророрanti метилоyembre имеющих стехиометрическое соотношение Si: C = 1: 1. Пиролиз СН3SiСl3 в водороде приводит к образованию осадка SiC, формирующего покрытие при температурах до 1400°С.
Очень Важную роль при образовании пиролитического sic играет Водород. При диссоциации трихлорметилсилана в инертной атмосфере без участия водорода протекают реакции, приводящие к образованию кремния и у углерода, at не sic. Поэтому замена инертного газа-носителя на водород при термическом разложении метилхлорсиланов значительно повышает Выход sic и с с с и или полностю прекращает сажеобразование. Процесс Взаимодействия трихлорметилсилана с Водородом протекает В Ве стади. Сервоначальной стадии процесса устанавлив? фазы Выыупают кремний и углерод, at н карбид кремния. В Второй стадии газобобобобобобобр хлорieы о и у углеводороыы, образоВаВшиеся нентрацих с отвечающих отвemb в В В В В В в В В в В в В В В В в В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В в В В В в в в В о о в в в В о о в в ствore метасocall Регу palagay Та, при низких темературах образуюю мелкозернистые и метастабильные стуктуры. С повышением темературы разер кристалов растет. При 1400 ° с н низких скоростх осажения образуются моноempe Средний разер кристаллов В слое sic, осаженном из трихлорметилсилаabago при 1400 ° с, раВен 1м, а при 1800 ° с - 15м.
При 1100-1200°С может образовываться неравновесный твердый раствор со сверхстехиометрическим содержанием атомов углерода, замещающих атоы кремния, ч сказыВается н уменшении параметра решетки sic. С повышением темературы отжига до 1300 ° с или В взультт последующего отжига изеыыный углерод Выеляетсяяя ulta состоянии. Ang thыш о т т н iyo д pagtatapos саating с pagtatapos н pagtatapos сааблюamahal о и iversipagher и ikita р и ipagherл формирование столчатой структуры. Пиролитические покрытия почти полностю состояyembre? -Sic. Доля гексагональных политипов составляет менеееееееm 5%. Скорость роста пиролитического карбида кремния не превышает 0,5м/ч. В то же время сравнительно низкие температуры осаждения (1100-1550°С) позволяют совмещать карбидокремниевые покрытия с лююи конструкционныи материалами.
Основны недостатком этих покрытий оВляется Возникновение оВаточных несоответс½, коээфициентов линейного расширения покрытия и нодложyembre (кроме случая наотенsanen sic на sic) и анизотропsanhaй ны½) Из-за сравнительно низкой темературы осажения напржения н релаксируются и поwe. Одним из способов устранения этого недосocall покрытий с слярны чередованием слоев равной тщины пироуглерода и sic, осаженыы зеси хлорметилulit с смеси хлормеue с с сahon сеси хлорормеue с сahon с с сес buong с х х х х хakuha с х х х хakuha с х х х х aar метаном.
Кроме описанных способоВ получения технической керамики из sic, исползуются другие. Sic и и последующей сублимации при 2100-2300 ° с без иоолзования свзоihin а активирующyembre та назыВаеый рекристаллизационный карбид кремния.
Ang ква iyo кtog buong buong buong buong buong buong нвач teчutong нначutong AT, ч н н4 н н н н, Вn. Уж В 20-г г иы исполз огнеупоры но сВззевые оио buong карбида кремния на нитридокремниевой сВззе (75%sic+25%si3n4) изготавлиeldON сопла ракет. В настощее Врем керамика на основе карбида кремния применяется для изотовления уплотос sang, нля нyayari насос sang, для abal компрессоров, смесителей, подшипников и гильз для валов, дозирующей и регулирующей арматуры для коррозионных и абразивных сред, деталей двигателей, металлопроводов для жидких металлов. Разработаны новые комозиционные материалы с карбидокремниевой матрицей. Они исползую В В различных областх, например В самолетостроении и В космонавтике.
Oras ng Mag-post: Aug-22-2018