ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКОЙ НИТРИДО-КАРБИДНОЙ НАНОПОРОШКОВОЙ КОМПОЗИЦИИ BN-SIC МЕТОДОМ АЗИДНОГО СВС

АННОТАЦИЯ

Карбидные волокна являются армирующей фазой многих композиционных материалов. Однако, их чувствительность к окислению при высоких температурах, ограничивает области их применения.

Исследования микроструктуры и свойств пористой керамики показали, что добавление BN в SiC может значительно улучшить его стойкость к окислению в течение 800–1100° C и прочность на сжатие, которая, как правило, примерно в 5–10 раз выше, чем у пены из чистого SiC.

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез, СВС-Аз, нитрид бора, карбид кремния, композиция нитрид бора-карбид кремния.

Процесс вспенивания включал контролируемый нагрев прекурсоров под давлением в инертной атмосфере. По мере повышения температуры во время нагрева, материал сначала размягчается, а затем становится жидким. На температурах до 400-450⁰C, пенные ячейки были сформированы с разложением полимерных предшественников, производящих термически-разлагаемые фракции, которые служили пенообразователями в высоковязкий материал-предшественник и объем вспенивающегося предшественника увеличился из-за большого количества газовых молекул, образовавшихся от пиролиза предшественника. В дальнейшем нагревание привело к сшивке конверсии термопластичных смол до термореактивной смолы, которая фиксировала матрицу пены. Следовательно, результирующая пена была структурой с открытыми ячейками [1]. Изменения морфологии пор в пенопластах SiC/BN может быть обусловлено увеличением количества летучих веществ, образующихся при пиролизе полимерных предшественников.

Таблица 1 показывает пористость, объемную плотность и сжатие на прочность полученной пористой керамики SiC/BN с различным содержанием PBN. Влияние содержания PBN очевидно из этих цифр. С одной стороны, более высокое содержание PBN приводит к более высокой пористости и более низкой объемной плотности. В виде микрофотографии клеточной структуры пены, показанные на рис. 1 (a) - (г), большие поры открытых клеток (указаны стрелками) наблюдались и сравнивались с чистотой пены SiC, морфология пор в пенопластах SiC с добавлением BN сильно изменилась в размере и форме ячейки.

Таблица 1

Сравнение свойств пористой керамики SiC-BN с различным содержанием BN в шихте [2]

Изменения морфологии пор в пенопластах SiC/BN может быть обусловлено увеличением количества летучих веществ, образующихся при пиролизе полимерных предшественников.

Прочность на сжатие композитных пенопластов SiC/BN, с другой стороны, была значительно улучшена с добавлением BN. На рис. 1 показаны результаты рентгеноструктурный анализ композитной керамики, содержащей различное количество BN.

Рисунок 1. SEM-изображение изготовленной пористой керамики SiC/BN (a) чистый SiC, содержание BN 67% (б), 50% (в), 33% (г) [3]

Список литературы:

1. Ермекова Ж.С. «Получение нанопорошков кремния и карбида кремния Методом самораспространяющегося Высокотемпературного синтеза» КазНУ им. аль-Фараби, - 2010.
2. C. Chen, E.B. Kennel, A.H. Stiller, P.G. Stansberry, J.W. Zondlo, Carbon foam derived from various precursors, Carbon 44 (2006) 1535–1543.
3. Zhi-Xun Shen, Ming-Wei Chen, Preparation of a novel BN/SiC composite porous structure, Ceramics International 38 (2012) 6053–6057.