Получение высокопористых материалов из нитрида кремния


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-1-40-47

Полный текст:


Аннотация

Дан краткий обзор существующих способов получения высокопористых материалов из нитрида кремния. Описаны возможности метода, основанного на консолидации предварительно подготовленных элементов из термопластичного шликера с тиксотропными реологическими свойствами. Различные сочетания теплового и механического воздействия при консолидации элементов в виде стружки могут приводить к различному распределению пористости по объему получаемых изделий.

Об авторе

В. Г. Гилёв
ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Россия
к.т.н.


Список литературы

1. Корниенко, П. А. Прочностные и теплофизические свойства пористых материалов из нитрида кремния /П. А. Корниенко, В. Я. Науменко, В. А. Чехович [и др.] //Порошковая металлургия. ― 1984. ― № 11. ― Р. 64‒70.

2. Díaz, A. Comparison of mechanical properties of silicon nitrides with controlled porosities produced by different fabrication routes / A. Díaz, S. Hampshire, J. F. Yang [et al.] //J. Amer. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 88, № 3. ― Р. 698‒706. ― Url.: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1551-2916.2005.00132.x/pdf

3. Park, Y. J. Characterization of Pore Structures for Porous Sintered Reaction-Bonded Silicon Nitrides with Varied Pore-Former Content / Y. J. Park, I. H. Song, H. D. Kim [et al.] // J. Korean Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 45, № 11. ― Р. 675‒680. ― Url.: http://ocean.kisti.re.kr/downfile/volume/kcs/SRMHB8/2008/v45n11/SRMHB8_2008_v45n11_675.pdf

4. Yue, J. Porous Si3N4 fabricated by phase separation method using benzoic acid as pore-forming agent / J. Yue, B. Dong, H. Wang // J. Amer. Ceram. Soc. ― 2011. ― Vol. 94, № 7. ― Р. 1989‒1991. ― Url.: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1551-2916.2011.04611.x/pdf

5. Topateş, G. Production and permeability of porous Si3N4 ceramics produced by starch addition / G. Topateş, U. Petasch, J. Adler [et al.] // J. Asian Ceram. Soc. ― 2013. ― Vol. 1, № 3. ― Р. 257‒261. ― Url.: http://ac.els-cdn.com/S2187076413000389/1-s2.0-S2187076413000389-main.pdf?_tid=787246b0-8c68-11e6-9b56-00000aab0f01&acdnat=1475829280_b729cf4f8213e4ee84081a4eb3255b05

6. Alem, A. Sintered reaction-bonded silicon nitride foamswith a high level of interconnected porosity / A. Alem, R.A. L. Drew, M. D. Pugh // J. Mater. Sci. ― 2015. ― Vol. 50,№ 2. ― Р. 570‒576. ― Url.: http://eds.b.ebscohost.com/eds/pdfviewer/pdfviewer?sid=f2a6e65d-1d53-4dc7-aabd-d7158d11b622%40sessionmgr101&vid=0&hid=126

7. Yu, J. Study on particle-stabilized Si3N4 ceramic foams/ J. Yu, J. Yang, H. Li [et al.] // Mater. Lett. ― 2011. ― Vol.65, № 12. ― Р. 1801‒1804.

8. Yue, H. Fabrication of Si3N4 reticulated porous ceramics reinforced by needle-like β-Si3N4 / H. Yue, X.Wang, J. Tian // Ceram. Intern. ― 2014. ― Vol. 40, № 6. ― Р. 8525‒8532.

9. Jiang, G. P. Extrusion of porous silicon nitride using different binders / G. P. Jiang, J. F. Yang, J. Q. Gao // J.Ceram. Proc. Res. ― 2010. ― Vol. 11, № 1. ― Р. 126‒128. ― Url.: http://jcpr.kbs-lab.co.kr/file/JCPR_vol.11_2010/JCPR11-1/28[1].126-128.pdf

10. Yu, J. Gelcasting preparation of porous silicon nitride ceramics by adjusting the content of monomers / J. Yu, H. Wang, J. Zhang [et al.] // J. Sol-Gel Sci. Technol. ― 2010. ― Vol. 53, № 3. ― Р. 515‒523.

11. Zou, C. Microstructure and properties of porous silicon nitride ceramics prepared by gel-casting and gas pressure sintering / C. Zou, C. Zhang, B. Li [et al.] // Materials & Design. ― 2013. ― Vol. 44. ― Р. 114‒118. ― Url.: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306912005080

12. Xia, Y. Microstructure and mechanical properties of porous Si3N4 ceramics prepared by freeze-casting / Y. Xia, Y. P. Zeng, D. Jiang // Materials & Design. ― 2012. ― Vol. 33. ― Р. 98‒103. ― Url.: 0000aab0f6b&acdnat=1475830472_77421915c18181a28719a7c889d16f1c

13. Zhang, R. Microstructure, mechanical and dielectric properties of highly porous silicon nitride ceramics produced by a new water-based freeze casting / R. Zhang, D. Fang, Y. Pei, L. Zhou // Ceram. Intern. ― 2012. ― Vol. 38, № 5. ― Р. 4373‒4377.

14. Fukasawa, T. Synthesis of porous silicon nitride with unidirectionally aligned channels using freezedrying process / T. Fukasawa, Z. Y. Deng, M. Ando [et al.] // J. Amer. Ceram. Soc. ― 2002. ― Vol. 85, № 9. ― Р. 2151‒2155. ― Url.: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1151-2916.2002.tb00426.x/pdf

15. Yang, J. F. Synthesis of porous Si3N4 ceramics with rod-shaped pore structure / J. F. Yang, G. J. Zhang, N. Kondo [et al.] // J. Amer. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 88, № 4. ― P. 1030‒1032. ― Url.: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1551-2916.2005.00199.x/pdf

16. Ding, S. Oxidation bonding of porous silicon nitride ceramics with high strength and low dielectric constant / S. Ding, Y. P. Zeng, D. Jiang // Mater. Lett. ― 2007. ― Vol. 61, № 11. ― Р. 2277‒2280.

17. Cai, Y. Properties of porous Si3N4 ceramic electromagnetic wave transparent materials prepared by technique combining freeze drying and oxidation sintering / Y. Cai, X. Li, J. Dong // J. Mater. Sci.: Mater. in Electron. ― 2014. ― Vol. 25, № 4. ― P. 1949‒1954. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/s10854-014-1827-0/fulltext.html

18. Yao, D. Porous Si3N4 ceramics prepared via slip casting of Si and reaction bonded silicon nitride / D. Yao, Y. Xia, Y.-P. Zeng [et al.] // Ceram. Intern. ― 2011. ― Vol. 37, № 8. ― Р. 3071‒3076.

19. Hu, H. L. Synthesis of porous Si3N4/SiC ceramics with rapid nitridation of silicon / H. L. Hu, Y. P. Zeng, K. H. Zuo [et al.] // J. Europ. Ceram. Soc. ― 2015. ― Vol. 35, № 14. ― Р. 3781‒3787. ― Url.: https://www.researchgate.net/profile/Hailong_Hu8/publication/280565269_Synthesis_of_porous_Si3N4SiC_ceramics_with_rapid_nitridation_of_silicon/links/55ba0dd908ae9289a091dc77.pdf

20. Shan, S.-Y. Porous silicon nitride ceramics prepared by reduction–nitridation of silica / S.-Y. Shan, J.-F. Yang, J.-Q. Gao [et al.] // J. Amer. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 88, № 9. ― Р. 2594‒2596. ― Url.: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1551-2916.2005.00444.x/pdf

21. Lu, Y. Porous silicon nitride ceramics fabricated by carbothermal reduction-reaction bonding / Y. Lu, J. Yang, W. Lu [et al.] // Mater. and Manufacturing Processes. ― 2011. ― Vol. 26. ― Р. 855‒861.

22. Zhao, X. Properties and Processing of Porous Si3N4 ceramics / X. Zhao, H. Wang, W. Shang [et al.] // Key Engin. Mater. ― 2014. ― Vol. 602/603. ― Р. 375‒379.

23. Yang, H. A novel silica aerogel/porous Si3N4 composite prepared by freeze casting and sol-gel impregnation with high-performance thermal insulation and wavetransparent / H. Yang, F. Ye, Q. Liu [et al.] // Mater. Lett.― 2015. ― Vol. 138. ― Р. 135‒138.

24. Wang, C. Fabrication of dense β-Si3N4 -based ceramic coating on porous Si3N4 ceramic / C. Wang, H. Wang, X. Fan [et al.] // J. Europ. Ceram. Soc. ― 2015. ― Vol. 35, № 6. ― Р. 1743‒1750.

25. Zhang, R. Effect of pre-oxidation on the microstructure, mechanical and dielectric properties of highly porous silicon nitride ceramics / R. Zhang, D. Fang, X. Chen, Y. Pei // Ceram. Intern. ― 2012. ― Vol. 39, № 7. ― Р. 6021‒6026.

26. Анциферов, В. Н. Свойства пористых нитридкремниевых материалов / В. Н. Анциферов, В. Г. Гилев // Огнеупоры. ― 1988. ― № 7. ― С. 20‒23. Antsiferov, V. N. Properties of porous silicon-nitride materials / V. N. Antsiferov, V. G. Gilev // Refractories. ― 1989. ― Vol. 29, № 7/8. ― P. 410‒415. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/BF01297628

27. Анциферов, В. Н. Особенности получения пористых нитридкремниевых материалов из тонкостенных элементов / В. Н. Анциферов, В. Г. Гилев // Порошковая металлургия. ― 1991. ― № 8. ― С. 44‒48. Antsiferov, V. N. Features of preparing porous silicon nitride materials from thin-walled elements / V. N. Antsiferov, V. G. Gilev // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics. ― 1991. ― Vol. 30, № 8. ― P. 660‒663. DOI: 10.1007/BF01172043. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01172043?LI=true

28. Анциферов, В. Н. Прессование элементов из шликера для получения выcoкопористого РСНК / В. Н. Анциферов, В. Г. Гилев, А. А. Шацов // Огнеупоры. ― 1992. ― № 1. ― С. 13‒15. Antsiferov, V. N. Pressing components from slip to obtain highly porous reaction-sintered silicon nitride (RSSN) / V. N. Antsiferov, V. G. Gilev, A. A. Shatsov // Refractories. ― 1992. ― Vol. 33, № 1/2. ― P. 23‒28. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01282078?LI=true

29. Анциферов, В. Н. Консолидация шликерных тонкостенных элементов на основе тиксотропных дисперсных систем для получения высокопористого РСНК / В. Н. Анциферов, В. Г. Гилев // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 8. ― С. 39‒43. Antsiferov, V. N. Consolidation of slip thin-walled elements based on thixotropic dispersed systems for preparing highly porous RSSN / V. N. Antsiferov, V. G. Gilev // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2015. ― Vol. 56, № 4. ― P. 413‒417. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/s11148-015-9857-6

30. Гилев, В. Г. Получение полых цилиндрических изделий из высокопористого нитрида кремния центробежным формованием стружки из тиксотропного термопластичного шликера / В. Г. Гилев // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 10. ― С. 44‒49. Gilev, V. G. Making Hollow Cylindrical Products of High-Porosity Silicon Nitride by the Centrifugal Forming of Granules of a Thixotropic Thermoplastic Slip / V. G.Gilev // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2015. ― Vol. 56, № 5. ― P. 538‒543. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/s11148-016-9883-z

31. Анциферов, В. Н. Особенности получения высокопористых материалов из нитрида кремния, оксинитрида кремния и сиалонов / В. Н. Анциферов, В. Г.Гилев, А. Г. Ланин, Р. М. Якушев // Огнеупоры и техническая керамика. ― 1996. ― № 11. ― С. 8‒13. Antsiferov, V. N. Special features of manufacturing highly porous materials from silicon nitride, silicon oxynitride, and sialons / V. N. Antsiferov, V. G. Gilev, A. G. Lanin, R. M. Yakushev // Refractories and Industrial Ceramics. ― 1996. ― Vol. 37, № 11/12. ― P. 382‒386. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/BF02238703

32. Гилев, В. Г. Высокоскоростное разрушение слоистых преград на основе композиционных материалов Al‒Si3N4 / В. Г. Гилев // Металловедение и термическая обработка металлов. ― 2003. ― № 5. ― С. 21‒26. Gilev, V. G. Rapid fracture of layered shields based on Al‒Si3N4 composite material / V. G. Gilev / Metal Science and Heat Treatment. ― 2003. ― Vol. 45. № 5/6. ― P. 177‒182. DOI: 10.1023/A:1025943319300. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1023/A:1025943319300

33. Antsiferov, V. N. Thermal stress resistance of a porous silicon nitride / V. N. Antsiferov, V. G. Gilyov, A. G. Lanin [et al.] // Ceram. Intern. ― 1991. ― Vol. 17, № 9. ― Р. 181‒185.

34. Гилев, В. Г. Получение проницаемых волокнистых материалов из нитрида кремния / В. Г. Гилев, Л. М. Гревнов // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 6. ― C. 24‒26. Gilev, V. G. Production of Permeable Fibrous Materials Composed of Silicon Nitride / V. G. Gilev, L. M. Grevnov // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2015. ― Vol. 56, № 3. ― P. 254‒256. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/s11148-015-9824-2

35. Гилев, В. Г. Получение проницаемых материалов из нитрида кремния консолидацией волокон из термопластичного шликера / В. Г. Гилев, И. Б. Пуртов // Сборник тезисов докладов V международной конференции «Техническая химия. От теории к практике». 19‒23 сентября 2016 г., Пермь. Издание института технической химии УрО РАН, 2016. ― C. 15.

36. Гузман, И. Я. Реакционное спекание в технологии керамики и огнеупоров / И. Я. Гузман // Стекло и керамика. ― 1985. ― № 6. ― C. 16‒18.

37. Porz, F. Oxidation mechanism of porous silicon nitride / F. Porz, F. Thümmler // J. Mater. Sci. ― 1984. ― Vol. 19, № 4. ― Р. 1283‒1295. ― Url.: http://link.springer.com/article/10.1007/BF01120040

38. Grathwohl, G. Interaction between creep, oxidation and microporosity in reaction-bonded silicon nitride / G.Grathwohl, F. Thümmler // Ceram. Intern. ― 1980. ― Vol. 6, № 2. ― P. 43‒50. Url.: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/039055198090040X

39. Haggerty, J. S. High strength, oxidation resistant reaction bonded silicon nitride from laser-synthesized silicon powder / J. S. Haggerty [et al.] // Ceramic Materials and Components for Engines. ― Frankfurt : DKG Verlag, 1986. ― С. 147‒154.

40. Ziegler, G. Relationships between processing, microstructure and properties of dense and reactionbonded silicon nitride / G. Ziegler, J. Heinrich, G. Wötting // J. Mater. Sci. ― 1987. ― Vol. 22, № 9. ― P. 3041‒3086. http://link.springer.com/article/10.1007/BF01161167

41. Siebels I. E. Oxidation and strength of silicon nitride and silicon carbide / I. E. Siebels // Ceram. High Performance Appl. 3 Reliab. Proc. 6th Army Mater. Thechnol. Conf. Orcas. Island. wach., 10‒13 July, 1979, New York ; London, 1983. ― P. 793‒804. http://link.springer. com/chapter/10.1007/978-1-4684-3965-6_40#page-1


Дополнительные файлы

Для цитирования: Гилёв В.Г. Получение высокопористых материалов из нитрида кремния. Новые огнеупоры. 2017;(1):40-47. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-1-40-47

For citation: Gilev V.G. The preparation of highly-porosity materials on base of silicon nitride. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(1):40-47. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-1-40-47

Просмотров: 280

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)