|
Материалы

Получение композиционного керамического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза


Методом СВС возможно получение композиционных материалов на основе карбида кремния по реакциям, протекающим в смесях оксида кремния, углерода и металлического алюминия.

При проведении СВС - синтеза в шихте указанного состава при высоких температурах возможно протекание следующих основных химических реакций:

3Si02 + 4Al + 3C à 3SiC + 2Al203

2Si02 + 6Al + 9/202 à 3А1203∙2Si02

3Si02 + 4Al à 3Si + 2A1203

3A1203∙2Si02 + C à 3A1203 + SiC + CO

Количественная степень протекания каждой из них определяется содержанием в шихте исходных компонентов, а также размером частиц и может быть определена только экспериментально.

Прохождение волны СВС-синтеза в данной системе представлено на рис. 1.

Прохождение волны СВС-синтеза в системе AlSiO2C

а) б) в)

 

а – начало СВС-процесса, б – распространения волны синтеза, в – остывание образцов

Рис. 1

Пресспорошок получали путем смешения алюминиевой пудры, кремнезема и сажи в ступке до получения однородной массы. Опытные образцы изготавливались методом полусухого прессования из порошка влажностью 8-10% с применением в качестве связки раствора поливинилового спирта. Давление прессования составляло 20-40 МПа. Отпрессованные образцы высушивались в сушильном шкафу при температуре 1000С до полного удаления влаги.

Для инициирования процесса СВС-синтеза образцы подвергались нагреву в печи до температуры 800-9000С. При этом установлено, что для инициирования процесса необходим быстрый подъем температуры, это достигалось помещением опытных образцов в уже разогретую до вышеприведенной температуры печь. После прогрева образцов наблюдалось прохождение фронта синтеза, при этом образец раскалялся до ярко белого цвета.

Водопоглощение полученных образцов составляет от 30 до 65% в зависимости от состава, кажущаяся плотность 900-1300 кг/м3 , пористость истинная 55-60%, ТКЛР в интервале температур 20-1000 0С составляет (3,5-7,0)∙10-6 К-1.

По данным рентгенофазового анализа основными фазами образующимися в системе Al-SiO2-C при прохождении СВС-синтеза являются: корунд (α-Al2O3) и карбид кремния (SiC), также присутствуют сопутствующие фазы свободного кремния и кристобалита.

При отсутствии в системе углерода основными фазами становятся корунд (α-Al2O3) и свободный кремний, также идентифицируется фаза кристобалита, образующегося из непрореагировавшего кремнезема.

1 2 3
Общее время работы: 16.561031341553 мс
Использование памяти: 658 КБ