ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ СПЕКАНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВО КОМПОЗИТОВ ИЗ SIC/ALN-КЕРАМИКИ

Дина Х. А. Бесиса; Эмад М. М. Эвайс; Ясер М. З. Ахмед; Фуад И. Элхосини; Т. Фенд; Д. В. Кузнецов

doi:10.17073/1683-4518-2017-9-54-59

ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ СПЕКАНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВО КОМПОЗИТОВ ИЗ SIC/ALN-КЕРАМИКИ

Дина Х. А. Бесиса, Эмад М. М. Эвайс, Ясер М. З. Ахмед, Фуад И. Элхосини, Т. Фенд, Д. В. Кузнецов

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-9-54-59

Полный текст:

Аннотация

Для разработки нового карбид/нитридного керамического материала, обладающего высокими способностью к спеканию и плотностью и пригодного для применения в условиях высоких температур и в области солнечной энергетики, в данной работе исследовали влияние различной атмосферы спекания на производство плотных siC/AlN-керамических композитов. Было изготовлено несколько siC/AlN- композитов (0‒40 мас. %) путем спекания без воздействия давления при 2080 oC в течение 2 ч со спекающей добавкой 2,5 % смеси (Y2O3 + Al2O3). Исследовали влияние атмосферы аргон/вакуум и азот/вакуум на интенсивность реакций и уплотнение siC/AlN-композитов. Результаты показали, что при спекании siC/ AlN-керамики в азотной атмосфере увеличиваются потери массы, что приводит к ухудшению параметров ее уплотнения. И, наоборот, спекание в атмосфере аргона способствует и спеканию, и процессам уплотнения, т. е. аргон является более подходящей газовой средой для спекания siC/AlN-керамики. Полученные без воздействия давления спеченные siC/AlN-композиты могут применяться в условиях высоких температур.

Ключ. слова

SiC/AlN-композиты, атмосфера спекания, спекание без воздействия давления, рентгеновская дифракция XRD, параметры уплотнения,

Об авторах

Дина Х. А. Бесиса

Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), отделение огнеупорных и керамических материалов; НИТУ «МИСиС», кафедра функциональных наносистем и высокотемпературных материалов.
Египет

Каир.

Эмад М. М. Эвайс

Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), отделение огнеупорных и керамических материалов.
Египет

кандидат технических наук.

Каир.

Ясер М. З. Ахмед

Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), отделение огнеупорных и керамических материалов.
Египет
Каир.

Фуад И. Элхосини

Университет АйнШамс, химическое отделение, факультет науки.
Египет

Т. Фенд

Немецкий аэрокосмический центр Линдер Хоэ (Linder Höhe).
Германия
г. Кёльн.

Д. В. Кузнецов

НИТУ «МИСиС».
Россия

кандидат технических наук, кафедра функциональных наносистем и высокотемпературных материалов.

Москва.

Список литературы

1. Pan, Y.-B. Preparation and properties of siC‒AlN‒Y2O3 multiphase ceramics / Y.-B. Pan, S. H. Tan, D. L. Jiang // J. Chin. Inorg. Mater. ― 1995. ― Vol. 10, № 2. ― P. 189‒192.

2. Sheppard, M. L. Aluminium nitride: a versatile but challenging material / M. L. Sheppard // Am. Ceram. soc. Bull. ― 1990. ― Vol. 69, № 11. ― Р. 1801‒1812.

3. Prochaska, G. W. Aluminum nitride: A review of the knowledge base for physical property development / G. W. Prochaska, G. R. Miller // Mater. Res. soc. symp. Proc. ― 1990. ― Vol. 167. ― P. 215‒227.

4. Chen, K. X. Microstructure and thermo-kinetics analysis of Cs AlN / K. X. Chen, C. C. Ge, J. T. Li, W. B. Cao // J. Mater. Res. ― 1999. ― Vol. 14, № 5. ― P. 1944‒1948.

5. Teusel, I. Pressureless sintering of aluminium nitride/ silicon carbide ceramics / I. Teusel, C. Rossel // J. Mater. sci. Lett. ― 1992. ― Vol. 11. ― P. 205‒207.

6. Huang, J.-L. Investigation of siC‒AlN system: part I. Microstructure and solid solution / J.-L. Huang, J.-M. Jih // J. Mater. Res. ― 1995. ― Vol. 10, № 3. ― P. 651‒658.

7. Rafaniello, W. Investigation of phase stability in the system siC‒AlN / W. Rafaniello, M. R. Plichta, A. V. Virkar // J. Am. Ceram. soc. ― 1983. ― Vol. 66, № 4. ― Р. 272‒276.

8. Li, J.-F. Preparation and mechanical properties of siCAlN ceramic alloy / J.-F. Li, R. Watanabe // J. Mater. sci. ― 1991. ― Vol. 26, № 17. ― P. 4813‒4817.

9. Lubis, A. H. Microstructure-property relations of hotpressed silicon carbide-aluminum nitride compositions at room and elevated temperatures / A. H. Lubis, N. L. Hetch, G. A. Graves, R. Ruh // J. Am. Ceram. soc. ― 1999. ― Vol. 82, № 9. ― Р. 2481‒2489.

10. Pan, Y. In-situ characterization of siC‒AlN multiphase ceramics / Y. Pan, S. Tan, D. Jiang [et al.] // J. Mater. sci. ― 1999. ― Vol. 34, № 21. ― P. 5357‒5360.

11. Li, J.-F. Pressureless sintering and high-temperature strength of AlN‒siC ceramics / J.-F. Li, R. Watanabe // J. Ceram. soc. Jpn, Int. Ed. ― 1994. ― Vol. 102, № 1188. ― P. 727‒731.

12. Xu, Y. R. Microstructure and mechanical properties of hot-pressed silicon carbide-aluminum nitride compositions / Y. R. Xu, A. Zangvil, M. Landon, F. Thevenot // J. Am. Ceram. soc. ― 1992. ― Vol. 75, № 2. ― P. 325‒333.

13. Huang, J.-L. Investigation of siC‒AlN system: Part II. Mechanical properties / J.-L. Huang, J.-M. Jih // J. Am. Ceram. soc. ― 1996. ― Vol. 79, № 5. ― Р. 1262‒1264.

14. Pan, Y.-B. siC‒AlN particulate composites / Y.-B. Pan, J.-H. Qiu, M. Kawagoe [et al.] // J. Eur. Ceram. soc. ― 1999. ― Vol. 19, № 9. ― P. 1789‒1893.

15. Culter, I. B. New materials in the si‒C‒Al‒O‒N and related systems / I. B. Culter, P. D. Miller, W. Rafaniello // Nature (London). ― 1978. ― Vol. 275, Oct. 5. ― P. 434, 435.

16. Ruh, R. Composition and properties of hot-pressed siC‒AlN solid solutions / R. Ruh, A. Zangvil // J. Am. Ceram. soc.― 1982. ― Vol. 65, № 5. ― Р. 260‒265.

17. Tsukuma, K. A new compound si3Al4N4C3 with the wurtzite structure in the system si3N4‒Al4C3 / K. Tsukuma, M. Shimada, M. Koizumi // J. Mater. soc. Lett. ― 1982. ― Vol. 1, № 1. ― P. 9.

18. Rafaniello, W. Fabrication and characteristics of siC‒AlN alloys / W. Rafaniello, K. Cho, A. V. Virkar // J. Mater. sci. ― 1981. ― Vol. 16. ― P. 3479‒3488.

19. Iangvil, A. Phase relationships in the silicon carbidealuminum nitride system / A. Iangvil, R. Ruh // J. Am. Ceram. soc. ― 1988. ― Vol. 71, № 10. ― P. 884‒890.

20. Jenkins, I. Growth of solid solutions of aluminum nitride and silicon carbide by metal organic chemical vapor deposition / I. Jenkins, K. G. Irvine, M. G. Spencer [et al.] // J. Cryst. Growth. ― 1993. ― Vol. 128, № 1‒4. ― P. 375‒378.

21. Kern, R. S. solid solutions of AlN and siC grown by plasma-assisted, gas-source molecular beam epitaxy / R. S. Kern, L. B. Rowland, S. Tanaka, R. F. Davis // J. Mater. Res. ― 1993. ― Vol. 8, № 7. ― P. 1477‒1480.

22. Xue, H. synthesis of AlN‒siC composites and solid solutions by field-activated self-propagating combustion / H. Xue, Z. A. Munir // J. Eur. Ceram. soc. ― 1997. ― Vol. 17, № 15/16. ― P. 1787‒1792.

23. Carrillo-Heian, E. M. Reactive synthesis and phase stability investigations in the aluminum nitridesilicon carbide system / E. M. Carrillo-Heian, H. Xue, M. Chyanagi, Z. A. Munir // J. Am. Ceram. soc. ― 2000. ― Vol. 83, № 5. ― P. 1103‒1107.

24. Heuer, A. H. β→α transformation in polycrystalline siC: I. Microstructural aspects / A. H. Heuer, G. A. Fryburg, L. U. Ogbuji [et al.] // J. Am. Ceram. soc. ― 1978. ― Vol. 61, № 9/10. ― P. 406‒412.

25. Ogbuji, L. U. β→α transformation in polycrystalline siC: III. The thickening of а plates / L. U. Ogbuji, T. E. Mitchell, A. H. Heuer // J. Am. Ceram. soc. ― 1981. ― Vol. 64, № 2. ― Р. 91‒99.

26. Malinge, A. Pressureless sintering of beta silicon carbide nanoparticles / A. Malinge, A. Coupé, Y. Le Petitcorps, R. Pailler // J. Eur. Ceram. soc. ― 2012. ― Vol. 32, № 16. ― Р. 4393‒4400.

27. Malinge, A. Pressureless sintered silicon carbide tailored with aluminium nitride sintering agent / A. Malinge, A. Coupé, S. Jouannigot [et al.] // J. Eur. Ceram. soc. ― 2012. ― Vol. 32, № 16. ― P. 4419‒4426.

28. Camcohob, T. B. Handbook of high melting point compound / T. B. Camcohob. ― China Industry Publisher, 1965.

29. Mandal, S. Gas pressure sintering of siC‒AlN composites in nitrogen atmosphere / S. Mandal, K. Dhargupta, S. Ghatak // J. Ceram. Int. ― 2002. ― Vol. 28, № 2. ― P. 145‒151.

30. Lee, J. K. Formation of solid solution between siC‒ AlN during liquid phase sintering / J. K. Lee, H. Tanaka, H. Rim // Mater. Lett. ― 1996. ― Vol. 29, № 1‒3. ― Р. 1‒6.

31. Lee, J. K. Preparation of siC‒AlN composites by liquid phase sintering and microstructure / J. K. Lee, H. Tanaka, S. Otani // J. Ceram. soc. Japan. ― 1995. ― Vol. 103, № 1201. ― Р. 873‒877.

32. Grande, T. Effect of weight loss on liquid phase sintered silicon carbide / T. Grande, H. Sommerset, E. Hagen, K. Wiik, M.-A. Einarsrud // J. Am. Ceram. soc. ― 1997. ― Vol. 80, № 4. ― Р. 1047‒1052.

Дополнительные файлы

Для цитирования: Бесиса Д., Эвайс Э., Ахмед Я., Элхосини Ф., Фенд Т., Кузнецов Д.В. ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ СПЕКАНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВО КОМПОЗИТОВ ИЗ SIC/ALN-КЕРАМИКИ. Новые огнеупоры. 2017;(9):54-59. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-9-54-59

For citation: Besisa D., Ewais E., Ahmed Y., Elhosiny F., Fend T., Kuznetsov D.V. EFFECT OF SINTERING ATMOSPHERES ON THE PROCESSING OF SIC/ALN CERAMIC COMPOSITES. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(9):54-59. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-9-54-59

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

ISSN 1683-4518 (Print)

Логин
Пароль