|
Материалы

Получение композиционного керамического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза


Целью работы является установление закономерностей синтеза и технологических аспектов образования композитной керамики на основе оксида алюминия и карбида кремния путём СВС-синтеза в системе AlSiO2C.

Получение тугоплавких соединений и изделий из них сопряжено со значительными материальными затратами. В основе традиционных технологий лежат процессы медленного протекания химических процессов при высоких температурах. Отли­чительной особенностью существующих способов является высокая энергоемкость производства, большая длительность, многооперационность и трудоемкость получения продукции/1,2/.

В отличие от традиционных процессов спекания тугоплавких материалов в печах различной конструкции процессы СВС происходят за пренебрежимо малое время, требуют существенно меньших затрат энергии (особенно для высококалорийных систем при локальном инициировании), отличаются практически безотходностью производства, т.е. отличаются высокими материалосберегающими особенностями, и, наконец, высокими экологическими характеристиками. Это следует из факта почти полного протекания реакций, начиная от исходных компонентов и до конечных продуктов синтеза в конденсированной фазе без выделения вредных, химических токсичных газообразных продуктов реакции.

Наконец, в техническом плане СВС-процессы синтеза новых материалов с высокими физико-механическими, теплофизическими и эксплуатационными свойствами не требуют сложных инженерных решений.

В современном толковании, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) - это разновидность горения, в котором образуются ценные в практическом отношении твердые вещества (материалы). Процесс возможен в системах с различным агрегатным состоянием (смеси порошков, системы твердое - газ, твердое - жидкость и др.), имеет тепловую природу. Характерный признак - образование твердого продукта (полностью или преимущественно). Главное предназначение СВС - синтез веществ и материалов/1,2/.

Сущность про­цессов СВС заключается в самопроизвольном распространении зоны химической реакции в средах, способных к выделению химической энергии с образованием ценных конденсированных продуктов. СВС сопровождается сильным саморазогревом продуктов (обычно на 1500—3500° и более) и ярким свечением. Процесс возникает при ло­кальном воздействии на систему коротким тепловым импульсом и в дальнейшем протекает в виде волны горения без подвода энергии из­вне за счет собственного тепловыделения. Скорости распространения волны обычно составляют 0,5—15 см/с. СВС реализуется в порошко­вых смесях разнообразной химической природы.

Освоение технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза позволило бы решить проблему обеспечения промышленности Беларуси некоторыми видами высококачественных огнеупорных и жаростойких матери­алов и изделий на их основе.

Материалы на основе карбида кремния представляют собой весьма перспективную группу огнеупоров/3/. Карбидкремниевая керамика имеет сравнительно высокую электро- и теплопроводность, термостойкость и стойкость к абразивному воздействию. Она не смачивается расплавами цветных металлов, обладает высокой механической прочностью в холодном и нагретом состоянии, стойка в кислых шлаках. Керамика на основе оксида алюминия обладает высокой механической прочностью, химической стойкостью, высокой огнеупорностью. Сочетание карбида кремния и оксида алюминия позволит получить керамические композиционные материалы, обладающие уникальными свойствами, однако синтез композиционного материала на основе карбида кремния и оксида алюминия методами традиционной технологии связано с большими энергетическими затратами.

1 2 3
Общее время работы: 18.792867660522 мс
Использование памяти: 658 КБ