Cинтез сиалонсодержащей композиции на основе ферросиликоалюминия и наноразмерного микрокремнезема в режиме горения

К. А. Болгару; А. А. Регер; В. И. Верещагин

doi:10.17073/1683-4518-2023-1-26-30

Cинтез сиалонсодержащей композиции на основе ферросиликоалюминия и наноразмерного микрокремнезема в режиме горения

К. А. Болгару, А. А. Регер, В. И. Верещагин

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-1-26-30

Полный текст:

Аннотация

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из смеси порошков ферросиликоалюминия и микрокремнезема получен композиционный материал, содержащий сиалон (β-сиалон) и нитридные фазы (β-Si3N4, Si2N2O). Исследовано влияние микрокремнезема на процессы азотирования ферросиликоалюминия, фазовый состав продуктов азотирования и температуру горения. Установлен состав смеси порошков для получения материала с максимальным содержанием сиалоновой фазы в режиме горения.

Ключ. слова

сиалон, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), азотирование, ферросплавы, фильтрационное горение,

Об авторах

К. А. Болгару

ФГБУН «Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Россия
К. т. н. Томск

А. А. Регер

ФГБУН «Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Россия
Томск

В. И. Верещагин

ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Россия
д. т. н. Томск

Список литературы

1. Hampshire, S. SiAlONs and the representation of phase relationships / S. Hampshire // Encyclopedia of materials: technical ceramics and glasses. ― 2021. ― Vol. 2. ― P. 119‒127. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818542-1.00105-3.

2. Кондратьева, Л. А. Исследование возможности получения порошка сиалона в режиме горения (СВС-аз) с использованием речного песка / Л. А. Кондратьева // Современные материалы, техника и технологии. ― 2020. ― № 5. ― С. 48‒53.

3. Zhang, M. In situ nitriding reaction formation β-sialon with fibers using translation metal catalysts / M. Zhang, Z. Che, J. Huang [et al.] // Ceram. Int. ― 2019. ― Vol. 45. ― P. 21923‒21930. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.07.204.

4. Madhav Reddy, K. Effect of secondary phases structure on the dielectric properties of β-SiAlON / K. Madhav Reddy, R. Karre, X. Wang [et al.] // Mater. Charact. ― 2019. ― Vol. 155. ― P. 8. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2019.109815.

5. Madhav Reddy, K. Effect of porosity on the structure and properties of β-SiAlON ceramics / K. Madhav Reddy, B. Prasad Saha // J. Аlloys Сompd. ― 2019. ― Vol. 779. ― P. 590‒598. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.277.

6. Hou, Z. Effects of pore shape and porosity on the dielectric constant of porous β-SiAlON ceramics / Z. Hou, F. Ye, L. Liu // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2015. ― Vol. 35. ― P. 4115‒4120. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.07.002.

7. Ayode Otitoju, T. Advanced ceramic components: materials, fabrication, and applications / T. Ayode Otitoju, P. Ugochukwu Okoye, G. Chen [et al.] // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. ― 2020. ― Vol. 85. ― P. 34‒65. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2020.02.002.

8. Скворцова, Л. Н. Исследование кислотно-основных и сорбционных свойств поверхности металлокерамических композитов / Л. Н. Скворцова, Л. Н. Чухломна, Т. С. Минакова, М. В. Шерстобаева // Журнал прикладной химии. ― 2017. ― Т. 90. ― С. 1014‒1019.

9. Ge, Y. Effect of comburent ratios on combustion synthesis of Eu-doped β-SiAlON green phosphors / Y. Ge, Z. Tian, Y. Chen [et al.] // Journal of Rare Earths. ― 2017. ― Vol. 35. ― P. 430‒435. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(17)60928-1.

10. Joshi, B. Transparent Sialon Phosphor ceramic plates for white light emitting diodes applications / B. Joshi, J. Sang Hoon, Y. K. Kshetri [et al.] // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44. ― P. 23116‒23124. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.09.119.

11. Hyang, X. Wear mechanisms and effects of monolithic sialon ceramic tools in side milling of superalloy FGH96 / X. Hyang, X. Fan Zou, W. Ming [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46. ― P. 26813‒26822. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.157.

12. Борщ, В. Н. Катализаторы глубокого окисления монооксида углерода и углеводородов на сиалоновых носителях / В. Н. Борщ, С. Я. Жук, Н. А. Вакин [и др.] // Катализ в промышленности. ― 2009. ― № 2. ― С. 1, 2.

13. Zhang, D.-S. β-SiAlON ceramic membranes modified with SiO2 nanoparticles with high rejection rate in oil-water emulsion separation / D.-S. Zhang, H. Abadikhan, J.-W. Wang [et al.] // Ceram. Int. ― 2019. ― Vol. 45. ― P. 4237‒4242. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.11.095.

14. Yin, C. Morphological regulation and simulation of β-SiAlON and its effect on thermomechanical properties of Al2O3‒C refractories / C. Yin, C. Xiangcheng Li, P. Chen [et al.] // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46. ― P. 14597‒14604. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.260.

15. Zhang, L. Feasibility of SiAlON‒Si3N4 composite ceramic as a potential bone repairing material / L. Zhang, X. Liu, M. Li // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46. ― P. 1760‒1765. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.09.150.

16. Hou, Z. Effects of pore shape and porosity on the dielectric constant of porous β-SiAlON ceramics / Z. Hou, F. Ye, L. Liu // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2015. ― Vol. 35. ― P. 4115‒4120. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.07.002.

17. Hou, Z. Effects of solid content on the phase assemblages, mechanical and dielectric properties of porous α-SiAlON ceramics fabricated by freeze casting / Z. Hou, F. Ye, L. Liu [et al.] // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39. ― P. 1075‒1079. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.07.029.

18. Ивачева, С. Н. Синтез оксинитридоалюмосиликатов / С. Н. Ивачева, Н. А. Овсянников, А. С. Лысенков [и др.] // Журнал неорганической химии. ― 2020. ― Т. 65. ― С. 1614‒1625.

19. Каченюк, М. Н. Получение β-сиалона методом искрового плазменного спекания / М. Н. Каченюк, В. Б. Кульметьева, А. А. Воробьев нистика. ― 2019. ― Т. 2. ― C. 525‒529. // Химия. Экология. Урба-

20. Tang, Y. Carbothermal reduction nitridation of slag, glass and minerals: formation process of SiAlON powders with different morphology / Y. Tang, H. Yin, H. Yuan [et al.] // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42. ― P. 7499‒7505. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.156.

21. Григорьев, О. Н. Горячепрессованный сиалон - перспективный материал для создания слоистых ударопрочных композитов / О. Н. Григорьев, Т. В. Дубовик, В. Б. Винокуров [и др.] // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2007. ― № 2. ― С. 10‒14.

22. Oparina, I. B. Production of optically transparent shock-resisting ceramics by the methods of powder metallurgy (review) / I. B. Oparina, A. G. Kolmakov, M. A. Sevost`yanov, A. S. Lysenko // Inorg. Mater. Appl. ― 2019. ― № 10. ― P. 825‒835. https://doi.org/10.1134/S2075113319040312.

23. Kheirandish, A. R. Self-propagating high temperature synthesis of SiAlON / A.R. Kheirandish, Kh. A. Nekouee, R. A. Khosroshashi, N. Ehsani // Inter. J. Refract. Met. Hard Mater. ― 2016. ― Vol. 55. ― P. 68‒79. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2015.11.010.

24. Li, Z. Oxidation behavior of β-SiAlON powders fabricated by combustion synthesis / Z. Li, Z. Wang, M. Zhu [et al.] // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42. ― P. 7290‒7299. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.125.

25. Чухломина, Л. Н. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез композиционных нитридсодержащих керамических материалов / Л. Н. Чухломина, Ю. М. Максимов, В. И. Верещагин. ― Новосибирск : Наука, 2012. ― 260 с.

26. Зиатдинов, М. Х. Технология СВС композиционных ферросплавов. Часть I. Металлургический СВС процесс синтеза нитридов феррованадия и феррохрома / М. Х. Зиатдинов, И. М. Шатохин, Л. И. Леонтьев // Изв. вузов. Черная металлургия. ― 2018. ― Т. 61. ― С 339‒347.

27. Манашев И. Р. Технология производства азотированных ферросплавов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / И. Р. Манашев, Т. О. Гаврилова, И. М. Шатохин, М. Х. Зиатдинов // Теория и технология металлургического производства. ― 2019. ― № 4(31). ― С. 4‒12.

28. Болгару, К. А. Синтез сиалона и нитридных фаз на основе ферросиликоалюминия с добавками маршалита в режиме горения / К. А. Болгару, В. И. Верещагин, А. А. Регер, Л. Н. Скворцова // Новые огнеупоры. ― 2020. ― № 11. ― С. 34‒37.

29. Болгару, К. А. Исследование механизма и закономерностей азотирования комплексного ферросплава ― ферросиликоалюминия в режиме СВС / К. А. Болгару, Л. Н. Чухломина, Ю. М. Максимов // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. ― 2016. ― № 4. ― С. 34‒40.

30. Болгару, К. А. Синтез композиции нитридов кремния, алюминия и циркония азотированием в режиме горения сложного ферросплава ― ферроалюмосиликоциркония / К. А. Болгару, В. И. Верещагин, А. А. Регер // Изв. вузов. Серия: химия и химическая технология. ― 2021. ― Т. 64. ― С. 68‒74.

31. Akulinkin, A. Facile synthesis of porous g-С3N4/β-SiAlON material with visible light photocatalytic activity / A. Akulinkin, K. Bolgaru, A. Reger // Mater. Lett. ― 2021. ― Vol. 305. ― P 130788. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.130788.

32. Bolgaru, K. Combustion synthesis of porous ceramic β-Si3N4-based composites with the use of ferroalloys / K. Bolgaru, A. Reger, V. Vereshchagin, A. Akulinkin // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47. ― P. 34765‒34773. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.09.015. ■

Дополнительные файлы

Для цитирования: Болгару К.А., Регер А.А., Верещагин В.И. Cинтез сиалонсодержащей композиции на основе ферросиликоалюминия и наноразмерного микрокремнезема в режиме горения. Новые огнеупоры. 2023;(1):26-30. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-1-26-30

For citation: Bolgaru K.A., Reger A.A., Vereshchagin V.I. Synthesis а compositе containing sialon based on aluminum ferrosilicon and nanosized microsilica in the filtration combustion. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2023;(1):26-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-1-26-30

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

ISSN 1683-4518 (Print)

Логин
Пароль