Акопджанян Т.Г. - канд. техн. наук, науч. сотрудник лаборатории самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС)
142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Akopdzhanyan T.G. – Cand. Sci. (Eng.), Research scientist, Laboratory of self-propagating high-temperature synthesis (SHS)
142432, Russia, Moscow reg., Chernogolovka, Acad. Osipyan str., 8
Чемагина Е.А. - инженер-исследователь лаборатории CВC
142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Chemagina E.A. – Research еngineer, Laboratory of SHS
142432, Russia, Moscow reg., Chernogolovka, Acad. Osipyan str., 8
Боровинская И.П. - докт. хим. наук, профессор
142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 8
Borovinskaya I.P. – Dr. Sci. (Chem.)
142432, Russia, Moscow reg., Chernogolovka, Acad. Osipyan str., 8
Проведены исследования процессов синтеза и спекания твердого раствора (AlN)x(SiC)1–x в условиях CВC-газостатирования при высоких давлениях (до 110 МПа) газообразного азота. Изучено фазообразование в процессе горения смесей алюминия и карбида кремния с разным количеством горючей составляющей (количество алюминия от 35 до 60 мас.%). Показано, что оптимальное содержание алюминия в смеси с карбидом кремния для получения однофазного твердого раствора (с полным превращением Al в AlN, а также без диссоциации SiC) составляет 45–50 мас.%. Использование шихты, включающей 55–60 мас.% Al, приводит к избыточно высоким температурам, что, в свою очередь, влечет за собой разложение карбида кремния до элементов Si + C. Определены оптимальные параметры для получения плотного материала в одну стадию. Измеренные пористость и плотность полученных материалов показали, что для образцов с 50 мас.% Al существенное значение на конечную плотность оказывает предварительное прессование: при давлении прессования 10 МПа достигнута максимальная плотность. Установлено, что добавка 5 мас.% оксида иттрия повышает плотность материала почти на 10 %. Подобное влияние оказывает также повышение начального давления газа с 80 до 110 МПа. В этом случае максимальная плотность полученных образцов достигала 2,7 г/см3, что составляет 83 % от ее теоретического значения. Общая объемная усадка полученного материала была 10 ± 0,5 %, что можно практически полностью нивелировать добавкой 3 мас.% бора. Микротвердость образцов составила 2000 кг/мм2.
The synthesis and sintering of the (AlN)x(SiC)1–x solid solution were studied under the conditions of SHS gasostatiс processing at high nitrogen gas pressures (up to 110 MPa). Phase formation during the combustion of aluminum and silicon carbide mixtures with the different amount of a combustible component (aluminum content is 35 to 60 wt.%) was studied. It was shown that the optimal amount of aluminum mixed with silicon carbide to obtain a single-phase solid solution (with the complete Al conversion to AlN and without SiC dissociation) is 45–50 wt.%. A mixture with 55–60 wt.% Al leads to excessively high temperatures, which in turn leads to the silicon carbide decomposition to Si + C elements. The optimal parameters for obtaining a dense material in one stage were determined. The measured porosity and density of materials obtained demonstrated that preforming is essential for the final density of samples containing 50 wt.% Al: maximum density was achieved at a preforming pressure of 10 MPa. It was found that the 5 wt.% yttrium oxide additive increases the material density by almost 10 %. A similar effect is also obtained by increasing the initial gas pressure from 80 to 110 MPa. The maximum density in this case reached 2.7 g/cm3, i.e. 83 % of the theoretical density. The total volumetric shrinkage of the material was 10 ± 0.5 %, and this indicator can be almost completely smoothed over by the 3 wt.% boron additive. The microhardness of samples was 2000 kg/mm2.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.