Засіб виготовлення керамічного матеріалу на основі нітридів

Изобретение относится к изготовлению керамических материалов на основе тугоплавких соединений, в частности нитридов. Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств керамического материала: теплопроводности, диэлектрических характеристик и износостойкости. Синтез и смешивание исходных продуктов, состоящих из порошка кремния, порошка титана или титана и алюминия, а также тугоплавких оксидов соответственно оксида алюминия ' или оксидсв иттрия и алюминия проводят в низкотемпературной азотной плазме при 5000-6000 К при массовом соотношении порошков и азота 0,1-0,25 в присутствии аммиака, который подают в поток в зону с температурой 2200-2800 К, после чего осуществляют консолидацию горячим прессованием при 1650-1700 С и даалении 20-30 МПа, Размер частиц используемых порошков титана и алюминия 20-60 мкм, оксидов 10-40 мкм. Износостойкость материала, содержащего нитриды кремния - титана - алюминия составляет 32-41 мин, теплопроводность, £ и tg о материала, со" держащего нитриды кремния - алюминия с добавкой оксида алюминия, составляют соответственно 50-63 Вт м-К, 7,1-10,3 и 1,2-Ю'2" - 8 - Ю " 4 . 2 э.п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к изготовлению керамических материалов на основе тугоплавких соединений, в частности нитридов кремния, титана и алюминия» и может быть использовано для изготовления конструкционных материалов с высокой износостойкостью, теплопроводностью и диэлектрическими свойствами. Целью изобретения является nor вышение эксплуатационных свойств керамического материала: теплопро42-89 !водности, диэлектрических характеристик или износостойкости. П р и м е р.Порошки кремния, титана и алюминия в массовом отношении 3:5:2 и со средним размером частиц 10 мкм смешивают с 10 мас.% оксида алюминия,- средний размер частиц которого составляет 5 мкм. Полученную смесь подают в поток низкотемпературной азотной плазмы при температуре 4000 К. При этом отношение массовых расходов смеси и плавмообразующего і 1522705 газа (азота) составляет 0,05. Затем тационных свойств керамического мав зону потока, имеющую температуру териала, введение активатора спека2000 К, подают аммиак. Твердые прония с размером частиц 1 — О мкм осу0 А дукты взаимодействия улавливают на ществляют перед синтезом и одновреповерхности рукавного фильтра. Полуменно дополнительно вводят порошки ченную шихту (удельная поверхность титана или титана и алюминия с раз105 м*/г) подвергают горячему пресмером частиц 20-60 мкм, синтез сованию в графитовых пресс-формах при проводят воздействием низкотемпера1600°С и давлении 15 МПа» турной плазмы при 5000-6000 К, в зо10 ну потока которой, имеющую темпераУсловия синтеза исходной шихты, туру 2200-2800 К, подают аммиак при технологические параметры процесса • массовом отношении расхода порошков горячего прессования материалов и их и азота 0,1-0,25. свойства приведены в табл.1 и 2. 2. Способ по п , 1 , о т л и ч а ю щийся тем, что, с целью повышения теплопроводности и диэлекФормула и з о б р е т е н и я трических характеристик при исполь1, Способ изготовления керамичесзовании в качестве активатора спекакого материала на основе нитридов, ния оксида алюминия в порошок кремвключающий высокотемпературный синтез ния вводят порошок титана. нитрида кремния из порошка кремния, 3. Способ по п.V, о т л и ч а ю * введение активатора спекания: оксида щи й с я тем, что, с целью повыалюминия или оксида алюминия и оксишения износостойкости, при испольда иттрия, смешивание, горячее прес- 25 зовании в качестве активатора спесование при 165О-175О°С и давлении кания оксидов алюминия и иттрия 20-30 МПа, о т л и ч а ю щ и й с я в порошок кремния вводят порошки тем, что, с целью повышения эксплуаалюминия и титана. 15 Т а б л и ц а Пример Соотношение компонентов, мае.% металлические компоненты Si Ті Условия получения порошков и материалов оксиды ( по от% ношению к металлам) Al It0, А120э Дисперсность ческих КОМПО-. нентов, Дисперсность Темпера- Соотнотура шение Температура Температура Давление горячего оксидов, плазмы, ввода горячего прессования , прессования, мкм К газ ш3, к 20 3' ' 97,5 4 20 5 98,5 6 12 Прототип 100 0,5 64 2,5 60 1.5 76 — — 16 20 5 5 12 10 5 10 -. 5 15 • 5 20 5 " 10 25 . 20 40 60 20 40 60 МПа 12/0 99,5 ' л °С мкм 1 2 1 40 • ю 5000 5500 6000 5000 • 5500 6000 25 40 . . . . 0,1 0,15 0,25 0,1 0,15 0,25 2200 25&0 2800 2200 2500 2800 1650 1700 1750 20 25 1650 20 1700 1750 1700 25 30 30 30 1522705 Т а б л и ц £ tgS Et». KB'/MM 9.3 1,2 • 1 0 " 2 10,3 3-Ю" 7.1 8,5 Редактор 3 8 • 10~ * 5 40 В.Трубченко 3 10,3 9.6 15 9,1 Теплопроводность, Вт/м-К Износостойкость, 50 54 63 36 _ 41 32 а 2 Пористость, мин 37 , 1 % 2,6 o.i 2.5 о.з 1,5 0,2 2.7 Составитель Н.Соболева Техред А.КравчукКорректор 'И.Муска Заказ 2199/ДСП Тираж 445 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Произэодсгвешю-ичдательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101