Самораспространяющийся высокотемпературный синтез композиций в системе Si3N4–Yb2O3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования закономерностей синтеза композиций в системе Si3N4–Yb2O3 методом СВС. В процессе исследований содержание оксида иттербия в композициях изменяли от 4 до 20 мас.%. Показано влияние оксида иттербия на температуру горения, морфологию и фазовый состав продуктов синтеза. Установлено, что при увеличении доли оксида иттербия в реакционной шихте температура горения возрастает. Определены оптимальные условия синтеза композиций с высоким содержанием альфа-фазы нитрида кремния.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Закоржевский

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: zakvl@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, Московская обл., 142432

И. А. Шибаков

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: zakvl@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, Московская обл., 142432

И. Д. Ковалев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: zakvl@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, Московская обл., 142432

Н. И. Мухина

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: zakvl@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, Московская обл., 142432

Список литературы

  1. Heinrich J.D., Kruner H. Silicon nitride materials for engine applications // CFI, Ceram. Forum Int. 1995. V. 72. № 4. P. 167–174.
  2. Klemm Hagen. Silicon Nitride for High-Temperature Applications // J. Am. Ceram. Soc. 2010. V. 93. № 6. P. 1501–1522. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03839.x
  3. Strobla S., Lubeb T., Supancicb P., Stoisera M., Schöppl O., Danzer R. Mechanical properties of silicon nitride rolling elements in dependence of size and shape // J. Eur. Ceram. Soc. 2014. V. 34. P. 4167–4176. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.06.029
  4. Berroth K. Silicon nitride ceramics for product and process innovations // Adv. Sci. Technol. 2005. V. 65. P. 70–77. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.65.70
  5. Ивахненко Ю.А., Варрик Н.М., Максимов В.Г. Высокотемпературные радиопрозрачные керамические композиционные материалы для обтекателей антенн и других изделий авиационной техники (обзор) // Тр. ВИАМ. 2016. № 5 (41). С. 36–43. https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-5-6-6
  6. Chihara K., Hiratsuka D., Shinoda Y., Akatsu T., Wakai F., Tatami J. et al. High-temperature compressive deformation of β-SiAlON polycrystals containing minimum amount of intergranular glass phase // Mater. Sci. Eng., B. 2008. V. 148. P. 203–206. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2007.09.008
  7. Meléndez-Martínez J., Domínguez-Rodríguez A. Creep of silicon nitride. // Mater Sci. 2004. V. 49. № 1. P. 19–107. https://doi.org/10.1016/S0079-6425(03)00020-3
  8. Tanabe S., Hirao K., Soga N. Elastic properties and molar volume of rare-earth aluminosilicate glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75. № 3. P. 503–509. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb07833.x
  9. Матюха В.А., Матюха С.В. Оксалаты редкоземельных элементов и актиноидов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ИздАт, 2008. 608 с. ISBN 978-5-86656-226-8.
  10. Wang L., Roy S., Sigmund W., Aldinger F. In situ Incorporation of Sintering Additives in Si3N4 Powder by a Combustion Process // J. Eur. Ceram. Soc. 1999. V. 19. P. 61–65. https://doi.org/10.1002/chin.199915293
  11. Ткачева И.И. Горячепрессованная керамика из ультрадисперсных композиционных порошков // Огнеупоры. 1994. № 2. C. 13–20.
  12. Закоржевский В.В., Боровинская И.П., Чевыкалова Л.А., Келина И.Ю. Особенности синтеза композиций a-Si3N4-(MgO,Y2O3) в режиме горения // Порошковая металлургия. 2007. № 1/2. C. 10–14. https://doi.org/10.1007/s11106-007-0002-z
  13. Чевыкалова Л.А., Келина И.Ю., Михальчик И.Л., Плясункова Л.А., Аракчеев А.В., Закоржевский В.В., Лорян В Э. Керамический материал на основе отечественныx композиционныx порошков нитрида кремния, полученных методом СВС // Новые огнеупоры. 2014. № 10. C. 31–36. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2014-10-31-36
  14. Zakorzhevski V.V., Sharivker S.Yu., Borovinskaya I.P., Ignatieva T.I., Sachkova N.V. Specific Features of Self-Propagating High-Temperature Synthesis of the AlN-Y2O3 System and Some Properties of the Final Products // Int. J. Self.-Propag. High-Temp. Synth. 1999. V. 8. № 2. P. 165–176.
  15. Pampuch R., Lis J., Stoberski L., Ermer E. Improvement Sinterabilitty and Microstructure of Covalent Ceramics by Solid Combustion Synthesis // Int. J. Self.-Propag. High-Temp. Synth. 1993. V. 2. № 3. P. 49–55.
  16. Park Hyoungjoon, Kim Hyoun-Ee, Niihara Koichi. Microstructural Evolution and Mechanical Properties of Si3N4 with Yb2O3 as a Sintering Additive // J. Am. Ceram. Soc. 1997. V. 80. № 3. P. 750–756. https://doi.org/10.1002/chin.199725011.
  17. Андриевский Р.А., Спивак И.И. Нитрид кремния и материалы на его основе. М.: Металлургия, 1984. 137 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние содержания кремния в шихте на температуру горения: 1 – 12, 2 – 16 мас.% Yb2O3.

Скачать (58KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние содержания оксида иттербия в шихте на температуру горения: 1 – 21, 2 – 23 мас.% Si.

Скачать (53KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние содержания оксида иттербия в шихте на скорость горения: 1 – 23, 2 – 21 мас.% Si.

Скачать (45KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние содержания кремния в шихте на содержание альфа-фазы в продукте синтеза: 1 – 16, 2 – 12 мас.% Yb2O3.

Скачать (47KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние содержания оксида иттербия в шихте на содержание альфа-фазы в продукте синтеза: 1 – 23, 2 – 21 мас.% Si.

Скачать (45KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Влияние температуры синтеза на содержание альфа-фазы в продукте: 1 – 16, 2 – 12 мас.% Yb2O3.

Скачать (41KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Содержание альфа-фазы в образцах с 16 мас.% Yb2O3 и различным содержанием кремния: 1 – приповерхностный слой (5 мм), 2 – после измельчения и усреднения спека, 3 – центральная часть спека.

Скачать (56KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение фазового состава образцов в зависимости от содержания оксида иттербия в шихте.

Скачать (417KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Морфология частиц композита Si3N4/Yb2Si2O7, полученного при содержании в шихте 4 мас.% Yb2O3: а – размер и форма частиц, б – распределение оксидных фаз иттербия.

Скачать (374KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Морфология частиц композита Si3N4/Yb4Si2N2O7/Yb2Si2O7, полученного при содержании в шихте 12 мас.% Yb2O3: а – размер и форма частиц, б – распределение оксидных фаз иттербия.

Скачать (321KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Морфология частиц композита Si3N4/Yb4Si2N2O7/Yb2Si2O7, полученного из шихты с 23 мас.% кремния при содержании 16 (а), 20 мас.% Yb2O3 (б).

Скачать (285KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Распределение оксидных фаз иттербия в композите Si3N4/Yb4Si2N2O7/Yb2Si2O7, полученном из шихты с 23 мас.% кремния и 16 мас.% Yb2O3.

Скачать (156KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Морфология частиц композита Si3N4/Yb4Si2N2O7/Yb2Si2O7, полученного из шихты с 21 мас.% кремния и 20 мас.% Yb2O3.

Скачать (150KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Распределение оксидных фаз иттербия в композите Si3N4/Yb4Si2N2O7/Yb2Si2O7, полученном из шихты с 21 мас.% кремния и 20 мас.% Yb2O3.

Скачать (132KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Морфология частиц образца a-Si3N4–Yb2O3 с 16 мас.% Yb2O3: а – после диспергирования на струйной мельнице, б – после измельчения в аммиачной воде; в – распределение оксидной фазы.

Скачать (445KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024