Получение керамических материалов методом СВС в системах "Al-O-N", "Ti-O-N", "Zr-O-N"

• Автор: Маликова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение б

Глава 1 Характеристика керамических материалов в системах

«Zr-O-N», «Al-O-N», «Ti-O-N», «Ti-Al-O-N»

1.1 Синтез, свойства и применение материалов в системе 17 «Zr-0-N»

1.1.1 Характеристика системы «Zr-0-N»

1.1.2 Синтез материалов в системе «Zr-0-N»

1.1.3 Получение керамических материалов на основе ZrN

1.1.4 Свойства и применение материалов системы «Zr-0-N»

1.2 Синтез, свойства и применение материалов в системе 28 «A1-0-N»

1.2.1 Характеристика системы «Al-O-N»

1.2.2 Синтез материалов в системе «Al-O-N»
1.2.3 Получение керамических материалов на основе A1N и 33 A10N
1.2.4 Свойства и применение материалов системы «Al -0-N»
1.3 Синтез, свойства и применение материалов в системе «Ti-O- 37 N»
1.3.1 Характеристика системы «Ti-O-N»
1.3.2 Синтез материалов в системе «Ti-0-N»
1.3.3 Получение керамических материалов системы «Ti-O-N»
1.3.4 Свойства и применение материалов системы «Ti-0-N»
1.4 Особенности получения композиционных материалов в 48 системе «Ti- Al-O-N»
1.5 Получение нитридных материалов самораспространяющимся 50 высокотемпературным синтезом
1.6 Постановка цели и задач работы

Глава 2 Методы и методики исследований. Характеристики 53 исходных материалов
2.1 Методы и методики исследований исходных и полученных
материалов
2.1.1 Определение среднеповерхностного диаметра частиц
2.1.2 Определение плотности
2.1.3 Измерение температуры при горении
2.1.4 Рентгенофазовый анализ
2.1.5 Дифференциально-сканирующая калориметрия и 58 термогравиметрия
2.1.6 Химический анализ содержания связанного азота по 60 методу Кьельдаля
2.1.7 Волюмометрический метод определения остаточного 61 металла в нитридных керамических материалах и исходных порошках
2.1.8 Электронная микроскопия
2.1.9 Определение спекаемости керамического материала
2.1.10 Определение механической прочности материала на 64 сжатие и на изгиб
2.1.12 Определение микротвердости
2.2 Методика синтеза нитридсодержащих материалов на воздухе 65 методом СВС
2.3 Получение спеченных керамических материалов на основе 66 СВС-порошков
2.3.1 Свободное спекание в среде азота
2.3.2 Горячее изостатическое прессование
2.4 Физико-химические характеристики исходных реагентов 70 синтеза нитридов сжиганием в воздухе (А1, А1203, П, ТЮ2, Ъс, Хт02,
С, У203)

Глава 3 Получение керамических материалов в системе
«Хг-0-!М» методом СВС на воздухе
3.1 Синтез СВС-порошков «гг-О-Ы» горением на воздухе
3.1.1 Процесс горения микронного порошка циркония
3.1.2 Процесс горения смесей 7л1ЪхОг
3.1.3 Влияние добавки оксида иттрия на горение смесей 83 цирконий/оксид циркония
3.2 Нитридсодержащая керамика на основе СВС-порошков 85 «Ъх-О-Ш
3.3 Технологическая схема получения нитрид содержащей 88 керамики методом СВС в системе «7г-0-М»
Выводы по главе
Глава 4 Получение керамических материалов в системе 94 «А1-0-ІЧ» методом СВС на воздухе
4.1 Синтез СВС-порошков «АІ-О-ІЧ» горением на воздухе
4.1.1 Процесс горения микронного порошка алюминия 94 (ПАП-2)
4.1.2 Процесс горения смесей А1/А1203
4.1.3 Влияние добавки графита на процесс горения смесей 97 А1/А1203
4.1.4 Исследование способов обогащения керамического 99 материала, полученного сжиганием смесей состава А1/А1203
4.2 Нитридсодержащая керамика на основе СВС-порошков 102 «А1 -0-№>
4.3 Технологическая схема получения нитрид содержащей 111 керамики методом СВС в системе «АІ-О-И»
Выводы по главе
Глава 5 Получение керамических материалов в системах 114 «Ті-О-ІЧ», «Ті-АІ-О-Х» методом СВС на воздухе
5.1 Нитридсодержащая керамика на основе СВС-порошков
добавки (MgO, CaO, Y2O3 и др.) [61-70]. Также широкое применение нашли пленки на основе AlxOyNz, получаемые химическим осаждением из газовой фазы.
Влияние кислорода на свободное спекание и ГП A1N были изучены в [58]. Кроме того, [35-38, 60] изучали процесс спекания A10N.
Также существуют работы [68-70], посвященные спеканию смесей A1N-A1203. [39, 66] сообщили о прочности на изгиб материала на основе смеси A1N-A1203 в диапазоне 0-70 мол. % А120з при комнатной и высоких температурах. Конечные продукты, содержали различные количества политипоидов A1N. Шимпо с соавт. (1992) исследовали свойства керамики на основе чистого A10N, а также композиционный материал на основе A10N. В [36-38] также исследовали свойства материалов системы AIN-AI2O3, полученных путем реакционного ГП и реакционного спекания без давления. Значительных изменений в твердости, прочности на изгиб и вязкости разрушения не наблюдалось. В [63] исследовали добавку SiC к композиционному материалу AIN-AI2O3 с целью повешения прочностных характеристик [35].
1.2.4 Свойства и применение материалов системы «Al -O-N»
A1N - диэлектрический материал со значительной запрещенной энергетической зоной (около 6,2 эВ) и высокой теплопроводностью. Теплопроводность монокристалла A1N составляет около 320 Вт-м''-K'1 при 300 К. С этого времени прилагается много усилий в попытке произвести керамику на основе нитрида алюминия, которая имела бы близкое значение теплопроводности, что позволило бы создавать высокопроизводительные подложки и корпуса в микроэлектронике и высокомощных устройств. Алюмонитридная керамика также характеризуется хорошей коррозионной стойкостью к расплавленным металлам и стабильностью при высоких температурах. Измерение предела ползучести и прочность на сжатие при высоких температурах