ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКОЙ НИТРИДО-КАРБИДНОЙ НАНОПОРОШКОВОЙ КОМПОЗИЦИИ AlN-SiC МЕТОДОМ АЗИДНОГО СВС

Для синтеза была выбрана система SiC-AlN, так как SiC и AlN, весьма устойчивы к высокотемпературным, радиационным, химическим и механическим воздействиям [1, 2], а также близость коэффициентов термического расширения (КТР) позволяет создавать на их основе защитные безпористые покрытия, которые могут обеспечить высокий уровень поглощения СВЧ-излучения [3,4]. Ранее в работе [5] было показано, что композиционный материал AlN-SiC имеет высокие поглощающие характеристики при наличии в материале 50% мас. SiC, сохраняя при этом теплопроводящие и механические свойства.

В работе [6] было установлено, что метод азидного СВС позволил получить в одну стадию перспективные керамические нитридно-карбидные порошковые композиции AlN-SiC с использованием прекурсоров (галоидных солей азотируемых и карбидизируемых элементов).

Изучение процесса синтеза BN-SiC в режиме СВС-Аз, измерение скоростей и температур горения проводились в реакторе СВС-Аз с рабочим объемом 4,5 литра, представленном на рисунке 1.

Рисунок 1. Лабораторный реактор СВС-Аз постоянного давления:

1 – ручка; 2 – система воспламенения; 3 – приборы контроля (манометр, вакуумметр); 4 – электроконтакт; 5 – опорная гайка; 6 – грибковый затвор; 7 – уплотнительное резиновое кольцо; 8 – корпус; 9 – держатель спирали; 10 – инициирующая вольфрамовая спираль; 11 – вентиль М-14; 12 – фильтрующая сборка; 13 – образец исходной смеси; 14 – вольфрам-рениевая термопара; 15 – подвижная предметная полочка; 16 – направляющая стойка;17 – фильтрующая сборка; 18 – штуцер М-24 (для ввода и сброса газа); 19 – вентиль М-24

Оптимальные технологические условия для получения композиции BN-SiC можно выбрать из ранее полученных благоприятных условий синтеза нитридов переходных металлов и исходя из первостепенных закономерностей горения для различных классов азидных систем СВС.

Формирование затрат является важным фактором при выборе технологии производства порошка. Расчет затрат осуществляется по экономическим элементам:

С_э= M+З_о+A_отч+S_э+S_ин                                                                                                 (1),

где М - затраты на материалы, используемые при проведении экспертизы; З_о - Заработная плата специалиста по проведению экспертизы; А_отч - амортизационные отчисления на оборудование и дорогостоящую оснастку с длительным сроком службы; S_э - затраты на технологическую энергию; S_ин – затраты на инструмент, используемый при проведении экспертизы.

Синтезированные композиционные порошки AlN-SiC перспективны для использования при спекании соответствующих композиционных керамических материалов с повышенными механическими свойствами (например: меньшей хрупкостью, хорошей обрабатываемостью), а также меньшими температурами спекания по сравнению с однофазными керамическими материалами из нитридов или карбидов.

Список литературы:

1. Sh.M. Ramazanov, M.K. Kurbanov, G.K. Safaraliev, B.A. Bilalov, N.I. Kargin, A.S. Gusev, Tech. Phys. Lett. 40 No 4, 300 (2014).
2. M.K. Gusejnov, M.K. Kurbanov, B.A. Bilalov, G.K. Safaraliev, Semiconductors 44 No 6, 812 (2010).
3. Ю.К. Ковнеристый, И.Ю. Лазарева, А.А. Раваев. Материалы, поглощающие СВЧ-излучения (М.: Наука: 1982)
4. В.А. Мельникова, В.К. Казаков, А.Н. Пилянкевич, Порошковая металлургия 6, 100 (1988).
5. T.B. Serbenyuk, T.O. Prikhna, V.B. Sverdun, V.I. Chasnyk, V.V. Kovylyaev, J. Dellith, V.E. Moshchil’, A.P. Shapovalov, A.A. Marchenko, L.O. Polikarpova, J. Superhard Mater. 38 No 4, 241 (2016).
6. Г.С. Белова, Ю.В. Титова. Современные материалы, техника и технологии. №3 (24), 2019.