Сиалоны карботермического азотирования алюмосиликатов и материалы на их основе

• Автор: Заболотский, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил

1 Сиалоны и материалы из сиалонов

1.1 Определение б

1.2 Фазообразование и области существования фаз в системе

АМ

1.2.1 Нитрид кремния , а и у сиалоны.

1.2.2 Нитрид алюминия А1 Дг, Н и И политипы сиалона.

1.2.3 Муллит ЗА2О3 x и Хсиалон.

1.2.4 Оксинитрид кремния и Осиалон

1.3 Методы получения сиалоцов

1.4 Области применения сиалоновых материаиов.

1.5 Выводы.
2 Термодинамический анализ синтеза сиалонов .
2.1 Расчет термодинамических функций сиалонов
2.2 Прогнозирование областей стабильною существования сиалонов при карботермнческом азотировании каолинов
2.3 Равновесный состав 1азовой фазы при получении сиалонов
методом карботерм и ческою азотирования каолина
2.4 Выводы.
3 Синтез высокодисперсного сиалонового порошка
3.1 Образование сиалонов при карботермнческом азотировании
3.1.1 Схема низкотемпературного процесса.
3.1.2 Схема высокотемпературного процесса
3.2 Кинетика фазообразован ни при карботермнческом азотировании каолина.
3.3 Сырье для получения сиалонов карботермическим азотированием .
3.3.1 Выбор алюмосиликатного сырья.
3.3.2 Выбор углеродсодержащего сырья.
3.4 Подготовка сырьевых материалов к синтезу.
3.5 Характеристики высокодисперсного сиалонового порошка .
3.6 Модификация состава сиалонов, полученных карботермическим азотированием каолина
3.7 Выводы.
4 Спекание высокодисперсного сиалонового порошка
4.1 Спекание в атмосфере азота.
4.2 Спекание в атмосфере СО
4.3 Спекание в атмосфере воздуха.
4.4 Горячее прессование
4.5 Выводы.
5 Карбид кремния на сиалоновой связке
5.1 Спекание в атмосфере азота.
5.2 Спекание в атмосфере воздуха при С.
5.3 Сравнение свойств материалов на сиалоновой и алюмоси
ликатной связке.
5.4 Горячее прессование.
5.5 Выводы.
6 Защитные покрытия на основе сиалонов
6.1 Общие сведения о защитных покрытиях.
6.2 Постановка задачи.
6.3 Алюмофосфатные связки.
6.4 Состав и свойства покрытий на основе сиалонов
6.5 Применение защитных покрытий на основе сиалонов
6.6 Выводы
Выводы
Введение


Сналонами принято называть неорганические фазы, содержащие кремний, алюминий, кислород и азот. Различают до типов сиалонов, обладающих разной кристаллической структурой существуют сиалоны со структурой нитрида кремния, оксинитрида кремния, нитрида алюминия и муллита 1 и различным соотношением АРБ. Материалы на основе сиалонов обладают рядом ценных практических свойств, таких как высокие показатели термостойкости, теплопроводности, твердости и прочности. Высокая прочность сиалоновых материалов сохраняется вплоть до С 2. Применение сиалонов в качестве конструкционных материалов возможно до С в окислительной атмосфере и до С в неокислительной. В настоящее время за рубежом сиалоновые материалы применяются как высокотемпературная печная фурнитура, чехлы для термопар, горелочные камни, в качестве связки для карбида кремния 5 и т. С. В России, к сожалению, сиалоны пока не находят широкого применения. Получение сиалоновых материалов может быть осуществлено несколькими способами реакционным спеканием, карботер ми чески м азотированием алюмосиликатов, самораспространяющимся высокотемпературным синтезом СВС, металлотермическим способом, синтезом в атмосфере аммиака или паров кремнийоргаиическнх соединений и т. Процесс протекает при более низкой но сравнению с реакционным спеканием и СВС температуре С и за короткое время например, при С синтез заканчивается менее чем за минут. В зависимости от температуры и продолжительности термообработки получают сиалоновые порошки различного регулируемого фазового и дисперсного состава 7. Несмотря на значительное число публикаций, посвященных получению сиалонов, в частности карботермическим азотированием, как в России, так и за рубежом, в них сообщается только о применении способа для лабораторного синтеза сиалонов. Не обнаружено сообщений о промышленной реализации метода. Это связано прежде всего с высокой чувствительностью фазового состава продуктов синтеза к химическому составу алюмосиликатного сырья и параметрам проведення процесса, что существенно осложняет прогнозирование фазового состава получаемых порошков. В свете этого изучение закономерностей протекания карботермическоо синтеза и разработка надежных способов синтеза сиалонов для получения новых функциональных материалов является актуальной задачей современного материаловедения. Сиалонами принято называть неорганические фазы, содержащие кремний, алюминий, кислород и азот аббревиатура сиалоннли i. Сиалоны являются твердыми растворами переменного состава. Соотношение кремний и алюминийсодержащих компонентов в сиалонах может изменяться в очень широких пределах, например, 3сиалон представляет собой твердый раствор на основе 3 3А4, содержащий до мае. Области существования сиалонов удобно рассматривать в четырехкомпонентной системе 4 I i рис. Из всех известных сиалонов только асиалон содержит некоторое количество ионов редкоземельных металлов, необходимых для стабилизации структуры, поэтому область существования асиалона лежит вне плоскости iii, и требует для своего отображения построения модели пяти компонентной системы 4 I А0з i , где редкоземельный металл рис. В системе i. Фазовая диаграмма системы ЗцЫ А1Ы АОьБЮ при температуре менее С 1. Это нитриды и оксиды кремния и алюминия соответственно, оксинитрид кремния, муллит, алоны твердые растворы оксида и нитрида алюминия а также , О, Хсиалоны и Н и И сналоновые фазы рис. В ранних работах, посвященных сиалонам часто встречаются следующие обозначения кристаллических фаз Хсиалон называют Лси ал оном, а Н и К сиалоны обозначаются как 6,,0 сиалоны и т. При повышении температуры вид фазовой диаграммы изменяется в области прилегающей к оксиду кремния при температуре выше С появляется жидкая фаза рис. Кристаллическая структура сиалонов подобна структуре того соединения, к которому прилегает область существования сиалоиа. Названия, химические бруггоформулы и параметры кристаллической структуры известных сиалонов приведены в табл. Рис. Область существования асиалонов 9. Фазовая диаграмма системы i4 i2 при температуре более С . Рис. Названия и структура сиалоновых фаз. АхОх8х х 0 ч 4.