Анатолий Николаевич Тимофеев – д.т.н., зам. ген. директора по научной работе
Россия, 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4
Anatoliy N. Timofeev – Dr. Sci. (Eng.), Deputy General Director for Research
4 Pionerskaya Str., Korolyov, Moscow region 141070, Russia
Анна Сергеевна Разина – начальник группы
Россия, 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4
Anna S. Razina – Group Leader
4 Pionerskaya Str., Korolyov, Moscow region 141070, Russia
Павел Анатольевич Тимофеев – к.т.н., начальник отдела
Россия, 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4
Pavel A. Timofeev – Cand. Sci. (Eng.), Head of Department
4 Pionerskaya Str., Korolyov, Moscow region 141070, Russia
Александр Григорьевич Бодян – мл. науч. сотрудник кафедры техники и технологии
Россия, 141070, Московская обл. г. Королев, ул. Гагарина, 42
Aleksandr G. Bodyan – Junior Researcher, Department of Engineering and Technology
42 Gagarina Str., Korolyov, Moscow region 141070, Russia
Проведенные с помощью программного комплекса «TERRA» термодинамические расчеты системы B–Cl–N–H показали, что введение водорода в систему B–Cl резко снижает термодинамическую устойчивость BCl3 с возможностью образования бора в конденсированной фазе, а добавка аммика, который содержит водород, приводит к образованию нитрида бора в широком интервале температур. Анализ кинетических зависимостей показывает наличие трех областей процесса осаждения нитрида бора: К – кинетическая область (от 1400 К и ниже), Д – диффузионная область (от 1800 К и выше) и П – переходная область. Для кинетической области определена энергия активации процесса Eа = 134 кДж/моль. В диапазоне температур 1023–1123 К получены линейные зависимости. Для расчетов глубины проникновения процесса осаждения нитрида бора в пористое тело было принято, что газовая смесь состоит из трихлорида бора, аммиака и аргона (BCl3 + NH3 + 30Ar). Результаты расчетов показали, что реагентом, лимитирующим глубину проникновения, является трихлорид бора. Были определены глубины проникновения процесса химического осаждения нитрида бора из газовой фазы (CVI-BN – chemical vapor infiltration boron nitride) при давлении 0,1 кПа в температурном интервале 1100–1400 К при диаметрах пор 1, 10, 30, 100, 200 и 300 мкм. При наличии результатов порометрии конкретной преформы полученные зависимости глубины проникновения процесса CVI-BN в пористое тело от температуры при определенных условиях позволяют оценить необходимые параметры процессов формирования интерфазы из пиролитического нитрида бора.
The thermodynamic calculations conducted using the TERRA software package for the B–Cl–N–H system revealed that the inclusion of hydrogen into the B–Cl system significantly diminishes the thermodynamic stability of BCl3 with the possibility of boron formation in the condensed phase. On the other hand, the introduction of ammonia, which includes hydrogen, results in the synthesis of boron nitride across a broad temperature spectrum. The analysis of kinetic relationships uncovered three distinct regions in the boron nitride deposition process: K – kinetic region (up to 1400 K), D – diffusion region (above 1800 K) and T – transition region. The activation energy for the kinetic region was calculated as Ea = 134 kJ/mol. Within the temperature range of 1023–1123 K, linear dependences were observed. The computation of the penetration depth for the boron nitride deposition process assumed a gas mixture of boron trichloride, ammonia, and argon (BCl3 + NH3 + 30Ar). The results indicated that boron trichloride governs the extent of penetration. The depths of penetration for the chemical vapor infiltration boron nitride (CVI-BN) process, conducted at 0.1 kPa within the temperature range of 1100–1400 K, were determined for pore diameters of 1, 10, 30, 100, 200 and 300 µm. When porosimetry data for a specific preform is available, the acquired penetration depth relationships for the CVI-BN process under specific parameters and process temperatures facilitate the estimation of essential parameters for interphase formation using pyrolytic boron nitride.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.