Спосіб виготовлення нітридкремнієвої кераміки

Спосіб виготовлення нітридкремнієвої кераміки, що включає виготовлення суміші Si2N4 наповнювача з добавками Аl2О3 та Y2O3, змішування із 3 55345 шує масу при твердінні одержувати значну міцність. Використання ГСО литих зразків, в тому числі великорозмірних, значно ущільнює масу, знижуючи її пористість до 0,5-5%; утворюючи шарові пори, що рівномірно розподілені в нітридкремнієвій матриці, які становляться нанореакторами для синтезу нанорозмірних нитковидних кристалів SiC та -Si3N4, разом із їх наночастинками у вигляді шарів, що заповнюють об'єм пор, знизуючи тим самим поруватість виробу майже до нуля і підвищуючи щільність матеріалу до теоретичної. Самоармування керамічної Si3N4 матриці нанорозмірними частинами та нановолокнами -SiC та Si3N4 підвищує міцність та тріщиностійкість нітридкремнієвого матеріалу. Використання запропонованої корисної моделі «Спосіб виготовлення нітридкремнієвої кераміки», що включає виготовлення суміші Si3N4 наповнювача з добавками Аl2О3 та Y2О3, змішування із самотвердіючим зв'язуючим, виготовлення із маси виробів та їх випал при зазначеній температурі, і відрізняється тим, що в якості самотвердіючого зв'язуючого використовують гідролізат елементоорганічної речовини або етилсилікату, гідроліз яких проводять кількістю води, більшою за стехіометричну, в присутності каталізатору гідролізу HNO3, а вироби виготовляють методом лиття тиксотропних мас, а потім піддають гідростатичному обтис 4 ненню (ГСО) при кімнатній температурі і випалу при температурі 1450-1670°С в середовищі азоту або аргону, дає можливість одержувати методом лиття вироби складної конфігурації із Si3N4 з високими показниками міцності та К1C. Спосіб виготовлення нітридкремнієвої кераміки, що заявляється, представлено в таблиці. Як видно із таблиці, запропонований спосіб виготовлення Si3N4 кераміки забезпечує створення щільної структури нітридкремнієвої матриці, самоармованої нанорозмірними частинками та нановолокнами -SiC та -Si3N4. Саме використання в якості самотвердіючого зв'язуючого гідролізату елементоорганічної речовини або етилсилікату з каталізатором HNO3 забезпечує після гідростатичного обтиснення утворення нанореакторів у вигляді рівномірно розподілених в нітридкремнієвій матриці поодиноких шарових пор, в яких синтезуються нанорозмірні новоутворення у вигляді -SiC та -Si3N4. Запропонований спосіб забезпечує самоармування Si3N4 матриці нитковидними кристалами та наночастинками -SiC та Si3N4, що підвищує значно міцність матеріалу та його тріщиностійкість. Найкращі показники одержано при використанні параметрів виробу Sі3N4 кераміки, що вказано в прикладі 2. Таблиця Спосіб виготовлення нітридкремнієвої кераміки Найменування показників Вихідні компоненти: Si3N4 Y2O3 Аl2О3 Зв'язуюче: МЦ+вода+спирт Гідролізат ЕОР з HNO3 гідролізат ETC з HNO3 Виготовлення суспензії Виготовлення виробів: Метод екструзії Метод лиття тиксотропних мас ГСО Випал, °С Середовище Міцність при вигині, МПа К1C, МПа м0,5 позамежні 1 2 + + + + + + + + + + + + + + + + 1400 аргон 525 4,7 Параметри 3 позамежні Прототипи + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1580 азот 550 5,4 + 1450 аргон 580 5,8 + 1670 азот 570 5,7 + 1700 азот 550 4,9 1800 азот 400 4,4 Приклад 2. Вихідні компоненти Sі3N4, Аl2О3 та Y2O3, перемішують, додають до суміші зв'язуюче у вигляді гідролізату елементоорганічної речовини, масу перемішують і заливають в розбірні металеві форми на вібростолі, після затвердіння на повітрі зразки сушать, а потім обробляють ГСО і випалюють при температурі 1450°С. Міцність при вигині досягає 580МПа, К1C - 5,8МПа м0,5. Позамежні характеристики виробу знижують фізико-механічні характеристики виробів та К1C. Випал при нижчих температурах забезпечує економію енергоресурсів. Запропонований спосіб можна рекомендувати для виготовлення різноманітних виробів із Si3N4 складної конфігурації, в тому числі помольних куль, великогабаритних виробів тощо. Зазначений спосіб синтезу тріщиностійкої Si3N4 кераміки невідомий із джерел вітчизняної та іноземної інформації, встановлено авторами впе 5 55345 рше, що свідчить про відповідальність заявленого рішення критеріям новизни. В порівнянні з відомими рішеннями запропонована корисна модель має такі переваги: - забезпечує високі показники міцності; - підвищує тріщиностійкість Si3N4 матеріалу; - забезпечує самоармування Si3N4 матриці наноутвореннями; - забезпечує виготовлення виробів будь-якої конфігурації; - зменшує енерговитрати на виготовлення виробів; - постачальником необхідних компонентів для синтезу наноутворень -SiC та -Sі3N4 є самотвердіюче зв'язуюче; Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 - використання ГСО створює нанореактори в матрицях самотвердіючого матеріалу для синтезу нановолокон. Джерела інформації: 1. Патент 4693857 США. Спосіб одержання виробів із спеченою Si3N4. МПК С04В33/32. Заявл. 26.03.85. Опубл. 15.09.87. 2. Belossi A., Galassi С., Roncart E. Різні способи формування при виробництві виробів на основі Si3N4 // Sci. Ceram., 14 Рrос. 14th Int.Conf., Canterburg, Sept 7-9th 1987, Stoke-on-Trent, 1988. – С.151-156. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601