Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya

Расширенный поиск

О роли объемных и массовых эффектов реакций в процессах реакционного спекания

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-9-20

Полный текст:

Аннотация

Обсуждаются особенности получения керамических пористых и плотных композиционных материалов на основе соединений системы Si–C–O–N с участием химических реакций и образованием новых фаз. Предпринята попытка анализа сравнительно новых технологий в терминах, развитых в ранних работах по реакционному спеканию нитрида, карбида и оксинитрида кремния. Показано, что подход к реакционному спеканию, заключающийся в выборе перспективных реакционных систем с учетом объемных эффектов реакций, протекающих в ходе получения материала, может быть распространен на случай получения пористых и высокопористых материалов. Если для получения плотных материалов применяются реакционные системы с положительными объемными эффектами, то при создании высокопористых материалов могут быть использованы реакционные системы с отрицательными объемными эффектами.

Об авторах

В. Н. Анциферов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
Россия

докт. техн. наук, проф., акад. РАН, научный рук-ль Научного центра порошкового материаловедения ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29).



В. Г. Гилев
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
Россия
канд. техн. наук, ст. науч. сотр. этого Центра


Список литературы

1. Андриевский Р.А., Спивак И.И. Нитрид кремния и материалы на его основе. М.: Металлургия, 1984.

2. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. М.: Металлургия, 1977.

3. Гузман И.Я. Исследования в области реакционного спекания керамики на основе соединений кремния в системе Si—C—O—N: Автореф. дис. … докт. техн. наук. М.: МХТИ, 1979.

4. Шиманский А.Ф. Физикохимия композиционных и керамических материалов. Лекция 13. Реакционное спекание. URL: http://www.twirpx.com/file/736480/ (дата обращения 22.09.2015).

5. Гилев В.Г. Реакционное спекание с отрицательными объемными эффектами // Неорган. материалы. 2002. Т. 38. No. 3. С. 371—377.

6. Анциферов В.Н., Гилев В.Г. Мембранно-пористые материалы из сиалона // Огнеупоры и техн. керамика. 2001. No. 2. С. 2—8.

7. Гилев В.Г. Синтез микро- и нанопористых материалов из карбида кремния в ультрадисперсных реакционных системах // Журн. прикл. химии. 2004. Т. 77. No. 4. С. 538—543.

8. Suh M.H., Kwon W.-T., Kim E.B., Kim S.-R., Bae S.Y., Choi D.J., Kim Y. H2 permeable nanoporous SiC membrane for an IGCC application // J. Ceram. Process. Res. 2009. Vol. 10. No. 3. P. 359—363.

9. Zhao H., Liu Z., Yang Y., Liu X., Zhang K., Li Z. Preparation and properties of porous silicon carbide ceramics through сoat-mix and composite additives process // Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2011. Vol. 21. No. 6. P. 1329–1334.

10. Yang H., Zhao H., Li Z., Zhang K., Liu X., Tang C. Microstructure evolution process of porous silicon carbide ceramics prepared through coat-mix method // Ceram. Int. Vol. 38. No. 4. P. 2213—2218.

11. Zhu S., Ding S., Xi H., Ruoding Wang R. Low-temperature fabrication of porous SiC ceramics by preceramic polymer reaction bonding // Mater. Lett. 2005. Vol. 59. No. 5. P. 595—597.

12. Zhu S., Hong-An Xi, Li Q., Wang R. In situ growth of β-SiC nanowires in porous SiC ceramics // J. Amer. Ceram. Soc. 2005. Vol. 88. No. 9. P. 2619—2621.

13. Zhu S., Ding S., Xi H., Li Q., Wang R. Preparation and characterization of SiC/cordierite composite porous ceramics // Ceram. Int. 2007. Vol. 3. No. 1. P. 115—118.

14. Shan S.-Y., Yang J.-F., Gao J.-Q. Porous silicon nitride ceramics prepared by reduction—nitridation of silica // J. Amer. Ceram. Soc. 2005. Vol. 88. No. 9. P. 2594—2596.

15. Lu Y., Yang J., Lu W., Liu R., Qiao G., Bao C. Porous silicon nitride ceramics fabricated by carbothermal reductionreaction bonding // Mater. Manuf. Processes. 2011. Vol. 26. No. 6. P. 855—861.

16. Diaz A., Hampshire S., Yang J.-F., Ohji T., Kanzaki S. Comparison of mechanical properties of silicon nitrides with controlled porosities produced by different fabrication routes // J. Amer. Ceram. Soc. 2005. Vol. 88. No. 3. P. 698—706.

17. Dechang Jia, Yingfeng Shao, Boyang Liu, Yu Zhou. Characterization of porous silicon nitride/silicon oxynitride composite ceramics produced by sol infiltration // Mater. Chem. Phys. 2010. Vol. 124. No. 1. P. 97—101.

18. Jiang G.-P., Yang J.-F., Gao J.-Q. Extrusion of porous silicon nitride using different binders // J. Ceram. Process. Res. 2010. Vol. 11. No. 1. Р. 126—128.

19. Karunaratne B.S.B., Kim H.-D. Fabrication of low cost shirinkage-free porous sialon ceramics // J. Ceram. Process. Res. 2009. Vol. 10. No. 5. Р. 581—588.

20. Xu X., Fu R., Chen K., Ferreira J.M.F. Cost-effective fabrication of porous α-SiAlON bonded β-SiAlON ceramics // Mater. Lett. 2005. Vol. 59. No. 19—20. P. 2601—2604.

21. Yue J., Dong B., He E., Wang H. Porous β-SiAlON ceramic with closed packed macropore // Mater. Manuf. Processes. 2011. Vol. 26. No. 9. P. 1229—1232.

22. Шведков Е.Л., Денисенко Э.Т., Ковенский И.И. Словарь-справочник по порошковой металлургии. Киев: Наук. думка, 1982.

23. Гордеев С.К. Трехмерные углеродные наноматериалы // Вопр. материаловедения. 2008. No. 2. С. 163—174.

24. Гегузин Я.И. Физика спекания. М.: Наука, 1984.

25. Гузман И.Я., Литвин Ю.Н., Путря Е.В. Кинетика окисления керамики из нитрида и оксинитрида кремния // Огнеупоры. 1974. No. 2. С. 47—52.

26. Роrz F., Тhummler F. Oxidation mechanism of porous silicon nitride // J. Mater. Sci. 1984. Vol. 19. No. 4. Р. 1283—1285.

27. Аndriеvskii R.А. Nanocrystalline high melting point compound-based materials // J. Mаter. Sci. 1994. Vol. 29. Р. 614—631.

28. Анциферов В.Н., Гилев В.Г., Рабинович А.И. Триботехнические свойства композиционных материалов Al—SiС и Al—SiС—МnS, полученных инфильтрацией преформ на основе нанопористой керамики // Огнеупоры и техн. керамика. 2005. No. 3. С. 2—6.

29. Ciora R.J., Fayyaz B., Liu P.K.T., Suwanmethanond V., Mallada R., Sahimi M., Tsotsis T.T. Preparation and reactive applications of nanoporous silicon carbide membranes // Chem. Eng. Sci. 2004. Vol. 59. No. 22—23. P. 4957—4965.

30. Гордеев С.К., Жуков С.Г., Данчукова Л.В., Экстрем Т.С. Особенности получения композиционных материалов на основе алмаза, карбида кремния и кремния при низких давлениях // Неорган. материалы. 2001. Т. 37. No. 6. С. 691—696.

31. Гордеев С.К., Жуков С.Г., Данчукова Л.В. Новые возможности применения износостойких алмазных композиционных материалов // Iнструм. cвiт. 2003. No. 2 (18). С. 4—6.

32. Ипполитов Н.Г. К вопросу надежности осевых опор // Нефтегаз. машиностроение. 2006. No. 12. С. 64.

33. Sheppard C.M., MacKenzie K.J.D., Barris G.C., Meinhold R.H. A new silicothermal route to the formation of X-phase sialon: the reaction sequence in the presence and absence of Y2O3 // J. Europ. Ceram. Soc. 1997. Vol. 17. No. 5. P. 667—673.

34. Sheppard C.M., MacKenzie K.J.D., Ryan M.J. The physical properties of sintered X-phase sialon prepared by silicothermal reaction bonding // J. Europ. Ceram. Soc. 1998. Vol. 18. No. 3. P. 185—191.

35. Jamshidi A., Nourbakhsh A.A., Jafari M., Naghibi S. Combination of mechanical activation and silicothermal reduction and nitridation process to form X-sialon by using andalusite precursor // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2012. Vol. 555. No. 1. P. 112—120.

36. Rouquié Y., Jones M.I., Brown I.W., White G.V. Influence of nitrogen overpressure on the nitridation, densification and formation of β-SiAlONs produced by silicothermal reduction // J. Europ. Ceram. Soc. 2013. Vol. 33. No. 4. P. 859—867.

37. Анциферов В.Н., Гилев В.Г. Реакционное спекание нетрадиционных систем // Физико-химические проблемы создания новых конструкционных керамических материалов. Сырье, синтез, свойства: Тез. докл. IV Всерос. конф. (г. Сыктывкар, 4—8 июня 2001 г.). Сыктывкар, 2002. С. 12—13. URL: http://chemi.komisc. ru/old/pdf/conf/conf1-2001-abs-content.pdf (дата обращения 22.09.2015).

38. Гилев В.Г. ИК-спектры и структура фаз системы Si—Al—O—N, полученных карботермическим восстановлением и одновременным азотированием каолина // Неорган. материалы. 2001. No. 10. С. 1224—1229.

39. Antsiferov V.N., Gilyov V.G., Karmanov V.I. IR-spectra and phases structure of sialons // Vibr. Spectrosc. 2002. Vol. 30. No. 2. P. 169—173.

40. Гилев В.Г., Бусовикова Т.М., Логинов М.Г. Пористые карбидокремниевые материалы, реакционно спеченные при отрицательных объемных эффектах // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2003. No. 1. С. 58—64.

41. Гордеев С.К., Вартанова А.В. Изменение пористости в процессе получения карбидных материалов и создания на их основе компактных углеродных адсорбентов // Журн. прикл. химии. 1994. Т. 67. No. 7. C. 1080—1084.

42. Larsson P., Axйn N., Akdogan G., Ekstrцm T., Gordeev S. Wear of chromium carbide-copper composites with continuous phases // Tribol. Lett. 2004. Vol. 16. No. 1—2. Р. 59—64.

43. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пос. / Под ред. В.Н. Анциферова. М.: Машиностроение-1, 2007.

44. Андриянов Д.И., Амосов А.П., Самборук А.Р. Использование гранулирования в технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения пористого карбида титана // Вестн. Самарского гос. технич. ун-та. Сер. Техн. науки. 2014. No. 3 (43). С. 73—80.

45. Андриянов Д.И., Амосов А.П., Латухин Е.И., Самборук А.Р., Байриков И.М., Щербовских А.Е. Получение биосовместимых пористых материалов на основе моноборида титана методом СВС // Вестн. Самарского гос. техничун-та. Сер. Техн. науки. 2011. No. 4 (32). С. 96—101.

46. Verezub O.N., Kálazi Z., Buza G., Boross P., Vero B., Kaptay G. Surface metal matrix composite Fe—Ti—C/TiC layers produced by laser melt injection technology // Int. conf. «Advanced metallic materials» (Smolenice, Slovakia, 5—7 Nov. 2003). Р. 297—300.

47. Гилев В.Г., Морозов Е.А. Лазерное инжекционное легирование аустенитного чугуна ЧН16Д7ГХ титаном // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2015. No. 3. C. 44—52.


Для цитирования:


Анциферов В.Н., Гилев В.Г. О роли объемных и массовых эффектов реакций в процессах реакционного спекания. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya. 2015;(4):9-20. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-9-20

For citation:


Antsiferov V.N., Gilev V.G. The role of bulk and mass effects of reactions in reaction sintering processes. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2015;(4):9-20. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-9-20

Просмотров: 425


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)