Ирина Александровна Уварова – инженер кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» (МПМН)
Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Irina A. Uvarova – Engineer of the Department of Metallurgy, Powder Metallurgy, Nanomaterials (MPMN)
244 Molodogvardeiskaya Str., Samara 443100, Russia
Александр Петрович Амосов – д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой МПМН
Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Aleksandr P. Amosov – Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Head of the Department of MPMN
244 Molodogvardeiskaya Str., Samara 443100, Russia
Юлия Владимировна Титова – к.т.н., доцент кафедры МПМН
Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Yuliya V. Titova – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of MPMN
244 Molodogvardeiskaya Str., Samara 443100, Russia
Антон Александрович Ермошкин – к.т.н., начальник Испытательного центра
Россия, 443001, г. Самара, ул. Ульяновская/Ярмарочная, 52/55
Anton A. Ermoshkin – Cand. Sci. (Eng.), Head of the Testing Center
52/55 Ulyanovskaya/Yarmarochnaya Str., Samara 443001, Russia
Карбид кремния (SiC) и нитрид титана (TiN) относятся к широко используемым неоксидным керамическим материалам с малой плотностью и высокими значениями температуры плавления, твердости, износостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости. Однако керамика из однофазного карбида кремния имеет ряд недостатков, препятствующих ее более широкому применению. Наиболее важная причина создания композиционной керамики TiN–SiC заключается в добавлении электропроводной фазы TiN в неэлектропроводную фазу карбида кремния для существенного снижения его высокого удельного электрического сопротивления с улучшением при этом спекаемости, физических и механических свойств композиционной керамики на основе SiC. Работа посвящена усовершенствованию простого энергосберегающего метода азидного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) композиций высокодисперсных (<1 мкм) порошков TiN–SiC из смесей исходных порошковых реагентов (шихт) азида натрия (NaN3 ), титана, кремния и углерода за счет использования активирующей и карбидизирующей добавки порошкового политетрафторэтилена (ПТФЭ). Эти шихты в насыпном и прессованном виде сжигались в реакторе с давлением газообразного азота 3 МПа. Измерялись максимальное давление и выход твердых продуктов горения. С применением сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа определялись морфология и фазовый состав продуктов горения. Использование добавки ПТФЭ позволило устранить недостатки традиционного азидного СВС композиций TiN–SiC с применением галоидных солей (NH4)2TiF6 , Na2SiF6 и (NH4)2SiF6 . При сохранении высокой дисперсности синтезированных композиций порошков TiN–SiC их фазовый состав стал значительно ближе к теоретическому составу, существенно увеличилось содержание карбида кремния в синтезированном продукте TiN–SiC при уменьшении содержания или полном устранении примеси побочной фазы нитрида кремния Si3N4 .
Silicon carbide (SiC) and titanium nitride (TiN) are widely used non-oxide ceramics characterized by low density and high melting point, hardness, wear resistance, high-temperature strength, and corrosion resistance. However, single-phase silicon carbide ceramics have a number of drawbacks that limit their wider application. The main reason for developing TiN–SiC composite ceramics lies in the introduction of an electrically conductive TiN phase into the electrically non-conductive silicon carbide phase, which makes it possible to significantly reduce the high specific electrical resistivity of SiC while improving the sinterability, as well as the physical and mechanical properties of SiC-based composite ceramics. This study focuses on improving a simple and energy-efficient method of azide self-propagating high-temperature synthesis (SHS) for producing highly dispersed (<1 μm) TiN–SiC powder compositions from charge mixtures consisting of sodium azide (NaN3 ), titanium, silicon, and carbon powders, through the use of powdered polytetrafluoroethylene (PTFE) as an activating and carbiding additive. The bulk and pressed charges were combusted in a reactor under a nitrogen pressure of 3 MPa. The maximum pressure and the yield of solid combustion products were measured. The morphology and phase composition of the combustion products were determined using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The use of the PTFE additive eliminated the shortcomings of the traditional azide SHS of TiN–SiC compositions involving halide salts ((NH4 )2TiF6 , Na2SiF6 , and (NH4 )2SiF6 ). While maintaining the high dispersity of the synthesized TiN–SiC powder compositions, their phase composition became much closer to the theoretical one: the silicon carbide content in the synthesized TiN–SiC product increased substantially, while the amount of the secondary phase of silicon nitride (Si3N4 ) decreased or was completely eliminated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.