Жидкофазное спекание карбида кремния с разными активирующими добавками


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-10-24-30

Полный текст:


Аннотация

Получены карбидкремниевые материалы методом жидкофазного спекания с добавками 5‒20 мас. % оксидов при 1860‒2100 °С. Максимальный уровень физико-механических свойств достигнут на SiC-материале с добавкой 20 мас. % трехкомпонентной эвтектической композиции в системе MgO‒Y2O3‒Al2O3. Жидкофазно-спеченные материалы с 15 мас. % трехкомпонентных оксидов по уровню механических характеристик превосходят реакционно-спеченные и твердофазно-спеченные и приближаются к показателям горячепрессованных материалов.


Об авторах

С. Н. Перевислов
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»; ФГБУН «Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН»
Россия

кандидат технических наук

Санкт-Петербург


М. В. Томкович
ФГБУН «Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН»
Россия
Санкт-Петербург


А. Ф. Лысенков
ФГБУН «Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН»
Россия

кандидат технических наук

Москва


Список литературы

1. Briggs, J. Engineering ceramics in Europe and the USA / J. Briggs. ― UK, Worcester : Enceram. Menith Wood, 2011. ― 331 р.

2. Prabhakaran, P. V. Silicon carbide wires of nano to sub-micron size from phenol-furfuraldehyde resin / P. V. Prabhakaran, K. J. Sreejith, B. Swaminathan [et al.] // J. Mater. Sci. ― 2009. ― Vol. 44, № 2. ― P. 528‒533.

3. Gomez, E. Liquid phase sintering of SiC with additions of Y2O3, Al2O3 and SiO2 / E. Gomez, J. Echeberria, I. Iturriza, F. J. Castro // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2004. ― Vol. 24, № 9. ― P. 2895‒2903.

4. Kumar, B. V. M. Effect of additive composition on microstructure and mechanical properties of SiC ceramics sintered with small amount of Re2O3 (Re: Sc, Lu, Y) and AlN / B. V. M. Kumar, M.-H. Roh, Y.-W. Kim [et al.] // J. Mater. Sci. ― 2009. ― Vol. 44. ― P. 5939‒5943.

5. Suzuki, K. Effects of sintering atmosphere on grain morphology of liquid-phase-sintered SiC with Al2O3 additions / K. Suzuki, M. Sasaki // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 25, № 9. ― P. 1611‒1618.

6. Ihle, J. Phase formation in porous liquid phase sintered silicon carbide: I. Interaction between Al2O3 and SiC / J. Ihle, M. Herrmann, J. Adler // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 25, № 7. ― P. 987‒995.

7. Ihle, J. Phase formation in porous liquid phase sintered silicon carbide: II. Interaction between Y2O3 and SiC / J. Ihle, M. Herrmann, J. Adler // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 25, № 7. ― P. 997‒1003.

8. Cheong, D. I. Effects of isothermal annealing on the microstructure and mechanical properties of SiC ceramics hot-pressed with Y2O3 and Al2O3 additions / D. I. Cheong, J. Kim, S.-J. L. Kang // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2002. ― Vol. 22. ― P. 1321‒1327.

9. Ihle, J. Phase formation in porous liquid phase sintered silicon carbide: III. Interaction between Al2O3‒Y2O3 and SiC / J. Ihle, M. Herrmann, J. Adler // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 25, № 7. ― P. 1005‒1013.

10. Kovalčikova, A. Effect of the heat treatment on the fracture toughness and r-curve behaviour of silicon carbide sintered with Al2O3 and Y2O3 / A. Kovalčikova, J. Dusza // Powder Metallurgy Progress. ― 2008. ― Vol. 8, № 4. ― P. 299‒303.

11. Перевислов, С. Н. Влияние активирующих добавок алюмоиттриевого граната и магнезиальной шпинели на уплотняемость и механические свойства SiC керамики / С. Н. Перевислов, В. Д. Чупов, М. В. Томкович // Вопросы материаловедения. ― 2011. ― № 1. ― С. 123‒129.

12. Park, Y. Endothermic reactions between mullite and silicon carbide in an plasma environment / Y. Park, M. J. McNallan, D. P. Butt // J. Am. Ceram. Soc. ― 1998. ― Vol. 1. ― P. 233‒237.

13. Baud, S. High temperature sintering of SiC with oxide additives (IV) / S. Baud, F. Thevenot, C. Chatillon // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2003. ― Vol. 23, № 1. ― P. 29‒36.

14. Pujar, V. V. Densification of liquid-phase-sintered silicon carbide / V. V. Pujar, R. P. Jensen, N. P. Padture // J. Mater. Sci. Lett. ― 2000. ― Vol. 19. ― P. 1011‒1014.

15. Farries, P. M. Quantitative assessment of sintering behavior of silicon carbide with additions of alumina and yttria / P. M. Farries, E. Bullock, R. D. Rawlings // J. Mater. Sci. Lett. ― 1999. ― Vol. 18, № 21. ― P. 1727‒1730.

16. Sciti, D. Production and characterization of silicon carbide by liquid-phase sintering / D. Sciti, A. Bellosi // Int. Ceram. J. ― 2000. ― Vol. 18, № 2. ― P. 35‒39.

17. Foster, D. The use of MgO as a densification aid for альфа-SiC / D. Foster, D. P. Thompson // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1999. ― Vol. 19, № 16. ― P. 2823‒2831.

18. Guangjiang, Y. Preparation of silicon carbide with high properties / Y. Guangjiang, Zh. Yang, Ch. Daming, B. Li // J. Mater. Sci. Technol. ― 2001. ― Vol. 17, № 1. ― P. 53, 54.

19. Wang, G. Effect of Y2O3 and total oxide addition on mechanical properties of pressureless sintered β-SiC / G. Wang, V. D. Krstic // J. Mater. Sci. Technol. ― 2003. ― Vol. 19, № 3. ― P. 193‒196.

20. Balbo, A. Pressureless liquid phase sintering of silicon carbide in function of the powders characteristics / A. Balbo, D. Sciti, A. Bellosi // Int. Ceram. J. ― 2004. ― Vol. 22, № 4. ― P. 33‒37.

21. Borrero-Lopez, O. Effect of liquid-phase content on the contact-mechanical properties of liquid-phase sintered α-SiC / O. Borrero-Lopez, A. L. Ortiz, F. Guiberteau, N. P. Padture // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2007. ― Vol. 27. ― P. 2521‒2527.

22. Roh, M.-H. Effect of hot-forging on mechanical properties of silicon carbide sintered with Al2O3–Y2O3–MgO / M.-H. Roh, W. Kim, Y.-W. Kim, M.-H. Choi // Met. Mater. Int. ― 2010. ― Vol. 16, № 6. ― P. 891‒894.

23. Перевислов, С. Н. Получение высокоплотных материалов карбида кремния методом жидкофазного спекания в системе компонентов SiC‒Al2O3‒Y2O3‒MgO / С. Н. Перевислов, В. Д. Чупов, С. С. Орданьян [и др.] // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2011. ― № 4/5. ― С. 8‒14.

24. Sigl, L. S. Core/rim structure of liquid-phase-sintered silicon carbide / L. S. Sigl, H. J. Kleebe // J. Am. Ceram. Soc. ― 1993. ― Vol. 76. ― P. 773‒776.

25. Перевислов, С. Н. Механизм жидкофазного спекания карбида и нитрида кремния с оксидными активирующими добавками / С. Н. Перевислов // Стекло и керамика. ― 2013. ― № 7. ― С. 34‒38.

26. Макаров, Н. А. Изучение смачивания карбида кремния оксидными расплавами / Н. А. Макаров, М. А. Вартанян, О. В. Яровая, Е. Е. Назаров // Техника и технология силикатов. ― 2016. ― Т. 23, № 4. ― С. 7‒17.

27. Sciti, D. Effects of additives on densification, microstructure and properties of liquid-phase sintered silicon carbide / D. Sciti, A. Bellosy // J. Mater. Sci. ― 2000. ― Vol. 35. ― P. 3849‒3855.

28. Jing-mei, M. A. Microstructure and mechanical properties of liquid phase sintered silicon carbide composites / M. A. Jing-mei, Y. E. Feng, C. A. О. Yan-ge [et al.] // J. Zhejiang Univ-Sci. A. (Appl. Phys. & Eng.). ― 2010. ― Vol. 11, № 10. ― Р. 766‒770.

29. Falk, L. K. L. Imaging and microanalysis of liquid phase sintered silicon-based ceramic microstructures / L. K. L. Falk // J. Mater. Sci. ― 2004. ― Vol. 39. ― Р. 6655‒6673.

30. Fu, Z. Three-dimensional printing of SiSiC lattice truss structures / Z. Fu, L. Schlier, N. Travitzky, P. Greil // Mater. Sci. Eng., A. ― 2013. ― Vol. 560. ― P. 851‒856.

31. Перевислов, С. Н. Горячепрессованные керамические материалы в системе SiC‒YAG / С. Н. Перевислов, А. С. Лысенков, Д. Д. Титов, М. В. Томкович // Неорганические материалы. ― 2017. ― Т. 53, № 2. ― С. 206‒211.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Перевислов С.Н., Томкович М.В., Лысенков А.Ф. Жидкофазное спекание карбида кремния с разными активирующими добавками. Новые огнеупоры. 2018;(10):24-30. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-10-24-30

For citation: Perevislov S.N., Tomkovich M.V., Lysenkov A.S. Silicon carbide liquid-phase sintering with various activating agents. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2018;(10):24-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-10-24-30

Просмотров: 116

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)