Процессы получения композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния химическим газофазным осаждением из метилсилана при относительно низких температурах и давлениях

Процессы получения композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния химическим газофазным осаждением из метилсилана при относительно низких температурах и давлениях

Автор: Лахин, Антон Владиславович

Шифр специальности: 05.16.06

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Москва

Количество страниц: 140 с. ил.

Артикул: 2935252

Автор: Лахин, Антон Владиславович

Стоимость: 250 руб.

Процессы получения композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния химическим газофазным осаждением из метилсилана при относительно низких температурах и давлениях  Процессы получения композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния химическим газофазным осаждением из метилсилана при относительно низких температурах и давлениях 

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ААЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Свойства, структура и методы получения карбида кремния
1.1.1. Кристаллическая структура и химическая связь в карбиде кремния
1.1.2. Физические и химические свойства карбида кремния
1.1.3. Методы получения карбида кремния
1.2. Керамические композиционные материалы и покрытия
на основе карбида кремния
1.2.1. Упрочнение карбида кремния волокнами
1.2.2. Типы и свойства волокон, применяемых для армирования карбида кремния
1.2.3. Межфазное взаимодействие на границе раздела волокно матрица
в композиционных материалах с карбидокремниевой матрицей
1.2.4. Свойства композиционных материалов с карбидокремниевой
матрицей и области их применения
1.2.5. Жаростойкие покрытия на основе карбида кремния
1.3. Методы получения матрицы керамических композиционных
материалов и покрытий па основе карбида кремния
1.3.1. Силицирование волокнистых каркасов, предварительно
уплотненных углеродной матрицей
1.3.2. Шликериая пропитка волокнистых каркасов с последующей термообработкой
1.3.3. Пропитка волокнистых каркасов кремнийорганическими
полимерами с последующей термообработкой
1.3.4. Уплотнение волокнистых каркасов пиролитическим карбидом кремния,
осажденным из газовой фазы
1.4. Процессы химического осаждения карбида кремния из газовой фазы
1.4.1. Сущность метода химического осаждения из газовой фазы
1.4.2. Характеристика реагентов, использующихся в процессах газофазного
осаждения карбида кремния, и свойств получаемых гетерогенных осадков
1.4.3. Режим гомогенного формирования осадка карбида кремния
1.5. Заключение к обзору литературы и цель исследования
2. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА МЕТИЛСИЛАНА В УСЛОВИЯХ ОТНОСИТЕЛЬНО НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
И ДАВЛЕНИЙ
2.1. Термодинамический анализ реакции термического разложения метилсилаиа с образованием карбида кремния и выбор значения параметра давления
для разработки нового процесса осаждения карбида кремния из метилсилаиа
2.2. Первичные реакции термического разложения метилсилаиа в газовой фазе
2.3. Термодинамический анализ первичных реакций газофазной
диссоциации молекулы метилсилаиа в условиях низких давлений
2.4. Гетерогенные реакции процесса кристаллизации карбида кремния из метилсилаиа
2.5. Механизм низкотемпературной гетерогенной кристаллизации БХ в ходе пиролиза метилсилаиа
2.6. Потенциальная модель гетерогенной кристалл и заци и карбида кремния из метилсилаиа
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ ИЗ МЕТИЛСИЛАНА ПРИ ОТНОСИТЕЛЬНО НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ
3.1. Постановка задачи экспериментального исследования
3.2. Рафаботка экспериментальной установки осаждения БХ из метилсилаиа
3.3. Экспериментальное исследование кинетики процесса осаждения
карбида кремния из метилсилаиа и свойств полученных осадков
3.3.1. Методика изучения кинетики процесса осаждения карбида
кремния из метилсилаиа и свойств полученных осадков
3.3.2. Результаты исследования кинетики процесса осаждения БХ и свойств полученных осадков
3.3.2.1. Результаты кинетических исследовании протекания процесса осаждения карбида кремния из мстилсилана
3.3.2.2. Результаты исследования фазового состава полученных осадков
3.3.2.3. Результаты исследования химического состава полученных осадков
3.3.2.4. Результаты исследования микроструктуры осадков
3.3.3. Особенности в свойствах БЮ, полученного осаждением из мстилсилана при относительно низких температурах и давлениях
3.4. Экспериментальное исследование процесса газофазного насыщения пористых подложек пиролитическим карбидом кремния
3.4.1. Скорость реакции и скорость диффузии реагента в пористом теле
3.4.2. Методика проведения экспериментального исследования кинетики процесса осаждения Б1С из метилсилана
при относительно низких температурах и давлениях в условиях пористой среды
3.4.3. Результаты исследования кинетики протекания процесса газофазного насыщения пористых подложек пиролитическим карбидом кремния при различных температурах и характера распределения карбида кремния в пористой среде
3.5. Получение композиционных материалов и покрытий на основе
карбида кремния методом химического газофазного осаждения из метилсилана в условиях относительно низких температур и давлений
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ
4.1. Основные технологические этапы получения керамических композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния газофазными методами
4.2. Применение разработанного процесса осаждения Б1С из газовой фазы при относительно низких температурах и давлениях к получению окислителыюстойких композиционных материалов
4.2.1. Проблемы повышения свойств волокнистых композиционных материалов с карбидокремниевой матрицей путем модификации границы раздела волокно матрица
4.2.2. Разработка методики получения однонаправленных композиционных материалов типа БЮБЮ с различным характером взаимодействия на
границе раздела волокно матрица
4.2.3. Структура и свойства композиционных материалов ЭЮЭЮ с
различным характером взаимодействия на границе раздела волокно матрица
4.3. Применение разработанного процесса осаждения С из газовой фазы при относительно низких температурах и давлениях к получению изделий из углеродных
материалов с покрытиями из карбида кремния
4.3.1. Модельные неохлаждасмые сопловые насадки жидкостного ракетного двигателя
из углсродуглеродного композиционного материала с покрытиями из карбида кремния
4.3.2. Графитовые пьедесталы с карбидокремниевыми покрытиями
для выращивания полупроводниковых эпитаксиальных плнок методом
химического осаждения из металлооргаганической газовой фазы
4.4. Принципиальная технологическая схема процесса получения изделий из композиционных материалов с карбидокремниевой матрицей и изделий с карбидокремниевыми покрытиями методом химического осаждения вЮ
из газовой фазы при относительно низких температурах и давлениях
с использованием метилсилана в качестве исходного реагента
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Удельная теплоемкость, ДжмольК 0,
1,
Среди тугоплавких соединений карбид кремния обладает практически наибольшей теплопроводностью, твердостью, модулем Юнга. Кроме этого для него характерны высокие значения удельного электросопротивления, ширины запрещенной зоны, работы выхода электронов, температуры Дебая, а также низкие значения плотности и коэффициента термического расширения. Из анализа данных по термопрочности можно заключить, что карбид кремния имеет практически одну из наибольших стойкостей к термоудару, выдерживает 0 циклов нагрева и охлаждения, что на порядка превышает этот показатель для большинства других тугоплавких соединений. По значению термопрочности, оцененной по скорости охлаждения и составляющей 0 4 Кс, он уступает только нитриду кремния зМ4, для которого эта величина может доходить до 0 Кс. Карбид кремния химически стойкое соединение. Он не разлагается при действии минеральных кислот и их смесей, за исключением смеси азотной НЫОз и плавиковой НР , а также фосфорной кислоты . Фосфорная кислота , плотность 1, гсм3 при температуре С разлагает карбид кремния с выделением углерода и геля кремнезема. Карбид кремния легко взаимодействует с расплавами карбонатов, сульфатов, хлоридов и гидроксидов щелочных металлов, а также ВагОз, КИОз, КагОг, , РЬСЮд, КСЮз, ЫагвЮз, К2СГ2О7 1. При температурах выше 0 С возможно взаимодействие карбида кремния с расплавами таких металлов, как А1, Мц, Ъъ, Вц РЬ. При этом из всех карбидов БЮ является практически единственным материалом, пригодным для применения его в контакте с расплавом кремния, поскольку в этом случае невозможно загрязнение расплава кремнием, углерод вреден только на уровне предела растворимости. При температурах 0 С карбид кремния взаимодействует с такими оксидами, как СаО, 0, СиО, РеО, ЫЮ, МпО, СГ2О3. Окисление карбида кремния кислородом начинается при температуре выше С. При этом наиболее вероятно образование БЮг . Вследствие того, что удельный объем основного продукта окисления карбида кремния БЮг больше, чем удельный объем карбида кремния, сплошная пленка оксида является защитной, предотвращающей дальнейшее окисление. БЮ 2 Н2О БЮг СН4. Монооксид углерода при температурах выше С взаимодействует с С, причем на поверхности карбида выделяется свободный углерод. Окисляющее действие кислорода, паров воды и монооксида углерода можно расположить в ряд по убыванию окислительной способности НС0. В атмосфере водорода БЮ устойчив до высоких температур. При взаимодействии с азотом при температурах выше С образуется нитрид кремния. Карбид кремния легко взаимодействует с фтором. С хлором при температуре 0 С образует БЮЦ и С при температуре БЮЦ и ССЦ. Карбид кремния имеет высокие газоизолирующие свойства. Благодаря плотной упаковке атомов в кристаллической решетке коэффициент диффузии атомов примеси в БЮ очень низок. В изучалась диффузия через слой карбида кремния 8г, образующег ося при распаде ядерного горючего. Было установлено, что при использовании защитного слоя БЮ толщиной мкм доля Бг, прошедшего из контейнера, составила менее чем . Такие высокие газоизолирующие свойства и стойкость к окислению, наряду с хорошими показателями теплопроводности, стойкости к термоударам и механическими свойствами позволяют использовать карбид кремния в качестве защитного покрытия на изделиях, применяющихся в агрессивных средах, а также технологической оснастки при получении полупроводниковых материалов. Кроме этого карбид кремния получил широкое распространение как абразивный материал, материал для конструкций, функционирующих в коррозионных средах, а также как высокотемпературный полупроводник. К основным методам получения карбида кремния относятся взаимодействие порошков кремния с углеродом, взаимодействие диоксида кремния с углеродом, силицироваиие углеродных материалов, осаждение из газовой фазы 4. Первые два метода позволяют получать карбид кремния в виде порошка. Для получения изделий из порошков карбида кремния необходимо их дальнейшее компактирование, что влечт за собой загрязнение материала компонентами связующего и, кроме того, не позволяет получать беспористые покрытия.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.198, запросов: 232