Способ получения керамического материала на основе нитрида кремния

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НИТРИДА КРЕМНИЯ путем смешивания порошков нитрида кремния, кремния и добавок, формования с последующей термообработкой в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, о тл ичающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, готовят смесь следующего состава, мае.%: Кремний23,4-32,7 Нитрид бора 5,8-11,4 Карбид кремния 16,7-20 Оксид иттрия или алюмоиттриевый гранат1,2-11,4 § Нитрид кремния Остальное а заготовку перед термообработкой (Л помещают в засыпку порошка титана.

1>

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) З(51) С 04 В 35/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3539156/29-33 (22) 11.01.83 (46) 07.06.84. Бюл. Ф 21 (72) И.П. Боровинская, С.Ф. Кондаков, В,М. Мартыненко, А.Г. Мержанов, А.С. Мукасьян и Л.Н. Петров (71) Отделение Ордена Ленина института химической физики АН СССР и Институт физики твердого тела АН СССР ($3) 666.798.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3357674/29-33, кл. С 04 В 35/58, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3357674,кл.С 04 В 35/58, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KEPANH×ÅC КОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НИТРИДА

КРЕМНИЯ путем смешивания порошков нитрида кремния, кремния и добавок, формования с последующей термообработкой в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, I отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, готовят смесь следующего состава, мас.7:

Кремний 23,4-32,7

Нитрид бора 5,8-11,4

Карбид кремния 16,7-20

Оксид иттрия или алюмоиттриевый гранат 1,2-11,4

Нитрид кремния Остальное а заготовку перед термообработкой помещают в засыпку порошка титана.

54 териалов.

Термостойкость

+ 5 циклов

Пример, №

Содержание компонентов, мас. 7

Усадка, 7

I ви у20 61С !

52 9 5 8 t,2 16 7 23 4 5

3 41 6 8,34 4,16 16,7 29,2 3

4 36,4 7,25 5,45 18,2 32,7 1-2

5 28,6 11,4 11,4 20 28,6 "5

45

32,7

1-2 о

Количество теплосмен до разрушения 1250 С вода 10 С. з t0962

Ниже приводятся примеры осуществления способа.

Пример 1. Берут 90 г порошка кремния (32,7 мас.7) марки KPO

Гост 2169-69 с удельной поверхностью не менее 4 м /г, максимальным размером частиц 4 мкм и содержанием основного вещества не менее 98 мас.X

15 г оксида иттрия или алюмоиттриевого граната (5,45 мас.7), размером 1о частиц 40-50 мкм; содержанием основного вещества 97 мас.Х; 50 r карбида кремния(18,2 мас.7),ТУ 2-036-102-72, размером частиц 5-50 мкм и с содержанием основного вещества не менее 97,5 мас. ; 20 г нитрида бора (7,25 мас.Е), ТУ 2-036-707-77, размером частиц 100 мкм и содержанием основного вещества не менее 97 мас.7;

100 г нитрида кремния (36,4 мас.Ж), gp с размером частиц не более 4 мкм, удельной поверхностью 0,3 м /r и содержанием основного вещества не менее 97 мас.7. Далее компоненты перемешивают в шаровой мельнице в течение 30 ч, затем из смеси формуют методом изостатического прессования заготовку, помещают ее в реактор, засыпают порошком титана и подвергают ее термообработке в режиме СВС

6 (без засыпки) 36,5 7,25 5,45 18,2 в реакторе под давлением азота

3000 атм. После этого давление снижают до атмосферного, образец извлекают и подвергают химическому и рентгенографическому фазовому анализу, который показывает, что в конечном продукте содержится, мыс.7: 74,6 нитрида кремния, 4,5 оксида иттрия или алюмоиттриевого граната, 14,9 карбида кремния и 6 нитрида бора.

Измерение объема заготовки после термообработки показывает, что усадка минимальная и составляет 17.. Определение термостойкости — количество теплосмен, которые выдерживают образец до разрушения при нагреве до

1250@С на воздухе с последующим охлаждением в воде — показывает, что до разрушения заготовка выдержала

45 теплосмен. Полученный материал может быть использован для приготовления тиглей, стаканов для разливки расплавленных металлов в том числе и при разливке стали. другие примеры выполнения предлагаемого способа приведены в таблице с указанием состава исходных компонентов смеси и свойств полученных маS 109б 254 d

В качестве тугоплавкого соединения вается в три-пять раэ. Применение использован алюмоиттриевый гранат. предложенных материалов например, в

Из приведенных данных видно, что черной металлургии, позволяет увелипо сравнению с прототипом (он же ба-

Составитель Н. Соболева

Редактор С. Тимохина Техред А.Кикемеэей Корректор А.Тяско

Заказ 3738/17 Тираж 60б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения керамического материала на основе нитрида кремния Способ получения керамического материала на основе нитрида кремния Способ получения керамического материала на основе нитрида кремния Способ получения керамического материала на основе нитрида кремния 

 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к способу изготовления оболочки головных антенных обтекателей ракет
Изобретение относится к области получения изделий из высокотемпературных конструкционных материалов на основе нитрида кремния, которые могут использоваться в машиностроении, авиации и других высокотехнологических отраслях промышленности

Изобретение относится к области конструкционных материалов на основе карбида и нитрида кремния, предназначенных для работы в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химико-металлургической промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред. Техническим результатом изобретения является повышение окислительной стойкости материала и его стойкости к термоудару при больших скоростях нагрева. В керамическом материале на основе карбида и нитрида кремния, получаемом методом реакционного спекания, функцию наполнителя выполняет нитрид кремния, а функцию матрицы - карбид кремния и свободный кремний; при этом материал не имеет открытых пор, а свободный кремний представляет собой вкрапления в карбид кремния. Для получения этого материала готовят пресс-массу на основе связующего, порошка нитрида кремния в качестве будущего наполнителя и порошка углерода который после термохимической обработки будет выполнять функцию матрицы, проводят прессование заготовки, ее термохимическую обработку в парах кремния в вакууме по режиму, предусматривающему нагрев до 1700-1800°C, выдержку в указанном интервале температур в течение 1-2 часов и охлаждение. Порошок нитрида кремния капсулируют перед приготовлением пресс-массы или непосредственно в процессе термохимической обработки заготовки в парах кремния (или до неё) путем заполнения пор между частицами нитрида кремния и углерода конденсатом паров кремния, либо путем частичной карбидизации частиц нитрида кремния, либо путем комбинации указанных приемов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно получению изделий из материалов на основе нитрида кремния, которые могут широко использоваться в авиационной и космической промышленности, а также ракетостроении и других отраслях современной техники. Способ включает подготовку шихты путем перемешивания в дисковой мельнице нитрида кремния с добавками оксида иттрия и оксида алюминия при соотношении оксидов 3:5, при этом суммарное количество оксида иттрия и оксида алюминия составляет 15 мас.% от общего количества шихты. Полученную шихту подвергают холодному изостатическому прессованию при давлении в 200 МПа в силиконовых эластичных пресс-формах с выдержкой 90 с. Спекание заготовки осуществляют в атмосфере азота со скоростью нагрева 525ºС/ч и дальнейшей выдержкой в течение 1 часа при температуре спекания 1650°С. Способ позволяет получать заготовки сложной формы и большого размера, при этом обеспечивается достижение показателей плотности изделий не ниже 2,97 г/см3, диэлектрической проницаемости не более 7,1, тангенса угла диэлектрических потерь не более 1,4⋅10-3, предела прочности на изгиб не ниже 265 МПа, предела прочности на сжатие не ниже 2115 МПа, микротвердости не ниже 1375 HV, трещиностойкости не ниже 6,0 МПа⋅м1/2. 3 ил., 1 пр.
Наверх