Розробка композиційної кераміки на основі графітоподібного нітриду бору з утворенням муліту і сіалону за умов реакційного гарячого пресування - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ. І.М. РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙНОЇ КЕРАМІКИ НА ОСНОВІ ГРАФІТОПОДІБНОГО НІТРИДУ БОРУ З УТВОРЕННЯМ МУЛІТУ І СІАЛОНУ ЗА УМОВ РЕАКЦІЙНОГО ГАРЯЧОГО ПРЕСУВАННЯРобота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Вишняков Леон Романович, Інститут проблем матеріалознавства ім. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Санін Анатолій Федорович, Дніпропетровський національний університет; професор кафедри «Технологія виробництва» доктор технічних наук, старший науковий співробітник Фесенко Ігор Павлович Бакуля НАН України; старший науковий співробітник відділу перспективних технологій високих тисків, дисперсних матеріалів та спікання кераміки Захист відбудеться _18 травня_ 2009 р. о _14_год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.207.03 при Інституті проблем матеріалознавства ім.Такі фази в композити на основі нітриду бору можна додавати двома способами: або введенням у шихту порошків спеціально синтезованих продуктів (муліту, сіалону), або використовувати як вихідні порошкові домішки із оксидів та нітридів. Більш перспективним, на наш погляд, є другий спосіб - використання разом із нітридом бору порошків оксидів і нітридів , коли в одному процесі поєднуються консолідація порошкової шихти і синтез нових фаз - муліту і сіалону. Слід відзначити, що в літературі відомості про фазоутворення цих фаз в композиційних матеріалах на основі нітриду бору в процесах реакційного спікання або гарячого пресування є обмеженими. Таким чином, шляхом розробки складу та умов приготування порошкової шихти композитів у взаємозвязку із раціональними режимами її ущільнення методом гарячого пресування можна очікувати підвищення фізико-механічних характеристик виробів із кераміки на основі графітоподібного нітриду бору, що буде суттєво розширяти сферу застосування цих матеріалів в техніці. Встановлено, що в результаті механо-хімічної обробки і подальшого гарячого пресування порошкової шихти, що складається з компонентів досліджуваних систем, утворюється текстурована структура композиту, в якому частинки графітоподібного нітриду бору (наповнювач) зберігають характерну кристаломорфологію, а муліт і сіалон, що утворюються в процесі реакційного гарячого пресування як зерногранична фаза, виконують роль матриці.На основі аналізу літературних та патентних джерел обґрунтовано науковий підхід щодо можливості введення до складу композитів на основі нітриду бору оксидів алюмінію та кремнію і нітриду кремнію, які за рахунок утворення фаз муліту і сіалону “in situ” під час реакційного гарячого пресування, можуть підвищити фізико-механічні властивості композитів. Алюмосилікатна фаза, яка вводиться до цього композиту має склад 46,9 мас% Al2O3 та 53,1 мас% SIO2, що згідно до діаграм стану при температурах гарячого пресування 1600-1800 0С відповідає області муліт рідка фаза з температурою утворення евтектики 1567 0С. Такий склад композиту при температурах гарячого пресування може утворювати саме ту кількість рідкої фази, що може сприяти процесу ущільнення матеріалу. Менша кількість рідкої фази, в принципі, призводить до зменшення можливості утворення склофази і, відповідно, - до підвищення міцності композиту при високих температурах, що і було метою досліджень кераміки цього складу. На третій ділянці температурної - спостерігається припинення усадки для зразків композиту зі складом №1 (BN-муліт) та уповільнення усадки для зразків композиту зі складом №5 (BN-сіалон).На підставі результатів аналізу досягнень в галузі розробки сучасних матеріалів з графітоподібного нітриду бору і проведених в дисертації досліджень розроблено склад композиційних матеріалів на основі нітриду бору із вмістом муліту і сіалону. Обґрунтовано, що введення до складу порошкової шихти на основі нітриду бору порошків оксидів (SIO2, Al2O3) та нітриду кремнію (Si3N4) створює умови для протікання в процесі гарячого пресування реакцій синтезу муліту та сіалону. Вперше в системах BN-Al2O3-SIO2 та BN-Al2O3-SIO2-Si3N4 проведено системне дослідження утворення муліту і сіалону на стадіях приготування та гарячого пресування порошкової шихти з компонентів цих систем. Встановлено, що в результаті механо-хімічної обробки і подальшого гарячого пресування порошкової шихти, яка складається з компонентів досліджуваних систем, утворюється текстурована структура композиту, в якій частинки графітоподібного нітриду бору (наповнювач) зберігають характерну кристаломорфологію, а муліт і сіалон, що утворюються в процесі реакційного гарячого пресування як зернограничні фази, виконують роль матриці.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ