Спосіб отримання кераміки гексабориду кремнію sib6

Винахід відноситься до області керамічної технології та стосується отримання кераміки гексабориду кремнію SiB6, що може використовуватись як термостійкий та стійкий до термоударів матеріал. Найбільш близький за технічною суттю до винаходу є спосіб отримання кераміки гексабориду кремнію SiB6 з використанням методики взаємодії у відкритій системі /Armas, В., Male G., and Salanoubat, D.; J. Less-Common Metals 1981, 82, 245/, який передбачає змішування порошків кремнію та бору в сте хіометричній кількості, нагрівання до температури ви ще за температуру плавлення кремнію впродовж тривалого часу в атмосфері чистого аргону до утворення кераміки. Основними недоліками наведеного способу отримання кераміки гексабориду кремнію SiB6 є високі температури синтезу (до 1746 o С), забруднення зразків матеріалами контейнера, використання інертної атмосфери, значний час взаємодії та неможливість отримати компактний керамічний матеріал. При використанні методики взаємодії, що наведена в прототипі, за рахунок використання високих температур має місце суттєва втрата кремнію за рахунок його випаровування, що не дозволяє чітко контролювати його кількість, також стають значними процеси дифузії матеріалів контейнера в керамічний матеріал. В основу винаходу поставлено завдання такого удосконалення способу отримання кераміки SiB6, при якому за рахунок використання техніки високого тиску, що здатна створювати тиск більше 2 ГПа, досягається значне зниження часу взаємодії, а завдяки використанню одночасної дії високого тиску та температури достатньої для плавлення кремнію на стехіометричну суміш кремнію та бору, забезпечується можливість отримання якісної більш компактної з меншою пористістю кераміки, при поліпшенні технологічності та підвищенні продуктивності процесу. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання кераміки гексабориду кремнію SiB6, який передбачає змішування порошків кремнію та бору у сте хіометричній кількості і нагрівання, згідно винаходу нагрівання суміші компонентів здійснюють при температурі плавлення кремнію і одночасно діють високим тиском не менше 2 ГПа, суміш порошків кремнію та бору перед нагріванням під тиском, нагрівають до температур 9501000°С у вакуумі 10-3 мм. рт. ст. У запропонованому способі завдяки використанню техніки високого тиску та пропонованої температури вдається значно прискорити процесе взаємодії кремнію з бором, отримати компактний керамічний матеріал з низькою пористістю. Слід зазначити, що використання тиску менше 2,0 ГПа призводить до неприпустимого збільшення температури та часу спікання, а також до збільшення пористості та зменшення густини матеріалу. При використанні методики попереднього нагрівання суміші порошків у вакуумі до дії високого тиску, вдається звільнити поверхню, насамперед бору, від оксидної плівки та десорбувати надлишковий кисень та інші леткі небажані включення. Дана операція також призводить до покращення змочування бору розплавом кремнію та сприяє утворенню більш щільної кераміки. Як відомо, кремнію притаманна аномальна залежність об'єму від температури, тому застосування високого тиску призводить до значного зниження температури плавлення кремнію, що дозволяє проводити процеси взаємодії при відносно низьких температурах та формувати практично безпористий керамічний матеріал. Приклад 1. Змішували при кімнатній температурі вихідні компоненти: кремній та бор в стехіометричній кількості, що відповідає утворенню гексабориду. Після чого суміш нагрівали до температур 975°С у вакуумі не менше 10-3 мм. рт. ст. В подальшому із суміші пресуванні компактні циліндри, розміщували в центральній частині комірки високого тиску, спікання проводили протягом 240 с при тиску 8 ГПа та температурі 1400°С. Отримано зразки керамічного матеріалу на основі гексабориду кремнію діаметром 5,0 мм, висотою 4,0 мм з низькою пористістю та густиною близькою до теоретичної. Експериментальним шляхом було також виявлено оптимальні режими попереднього нагрівання у вакуумі.