Перевислов С.Н., Чугунов В.Д.

Авторы: Перевислов С.Н., Чугунов В.Д.
ФГУП «ЦНИИМ», Санкт-Петербург, Россия

Опубликовано в сборнике тезисов-докладов "VII конференции молодых ученых и специалистов 26-27 июня 2008"Санкт-Петербург, 2008г.

Карбид кремния нашел широкое применение в технике благодаря уникальному сочетанию физических свойств, таких как высокая твердость и теплопроводность, малый температурный коэффициент линейного расширения, высокое сопротивление окислению. Эти свойства стимулируют разработку широкого класса материалов на его основе.
Целью данной работы является разработка технологии активированного спекания карбид кремниевых материалов.
В качестве активирующей добавки использовали смесь оксидов AL,03 и Y203, обеспечивающих образование на промежуточных стадиях спекания иттрий-алюминиевого граната (3Y2035A1203).
Были рассмотрены три метода получения карбид кремниевого порошка с активирующими добавками: введение в состав SiC исходных оксидных порошков А1,0} и Y203, на начальной стадии подготовки шихты; предварительное получение иттрий-алюминиевого фаната методом плазменного переплавления оксидов и введение его в состав карбид кремниевого порошка на стадии перемешивания компонентов; получение активированного карбид кремниевого порошка методом соосаждения из растворов солей.
Мелкодисперсные порошки А1203, Y203 (3Y2035A1203) и SiC равномерно перемешивались в шаровой мельнице в среде этилового спирта. Из высушенного порошка прессовались образцы в виде балочек, на которых, после спекания в вакуумной электрической печи в среде инертного газа, изучались физико-механические свойства (плотность, усадка, модуль упругости, прочность при поперечном изгибе и твердость).
Материал, полученный по первому методу представлен крупными карбид кремниевыми зернами с пористостью в центре 2-3%, увеличивающейся к границам до 4-5%. Плотность его не превышает 94% от теоретической. Прочность при изгибе - 280-320 МПа. Невысокие показатели физико-механических свойств объясняются значительным испарением оксидов в процессе термической обработки. Уменьшить испарение оксидов алюминия и иттрия можно предварительно синтезируя иттрий-алюминиевый фанат. Такой материал состоит из более мелкой структуры с размером зерен карбида кремния d=3-4 мкм и обладает высокой твердостью и прочностью при изгибе (о=410-430 МПа) при низкой пористости-0,3-0,4%.
Образцы, полученные из соосажденного порошка, отличались равномерной мелкодисперсной структурой с низкими значениями пористости и высокими показателями модуля упругости и прочности при поперечном изгибе.
Материалы из активировано-спеченного карбида кремния широко применяются в подшипниках скольжения, работающих в экстремальных условиях.