му збереженню? -Si С, інтенсивного утворення? - Si3N4 і невеликої кількості? -Si 3N4. При 1 650 ° С залишаються сліди? - Siс, оксинитрида не фіксується, а при 1700 ° С отриманий продукт складається з? - І? -Si 3N4. Причому співвідношення? /? знижується від 95/5 до 85/15 при підвищенні температури від 1550 до 1700 ° С (малюнок 6).
Малюнок 4 - Втрата маси при відпалі вуглецю і ступінь siс? Si3N4 перетворення порошкових (1, 3, 5) і спресованих (2, 4) зразків, відпалених під тиском азоту 5 (3, 4) і 10 МПа (1, 2, 5) протягом 30 хв
Малюнок 5 - Температурна залежність співвідношення модифікації нітриду кремнію? /? при відпалі порошкових (1, 3, 4) і спресованих (2) зразків під тиском азоту 10 МПа протягом 30 хв
Перетворення спресованих зразків А стає більш інтенсивним при температурах, що перевищують 1500 ° С. З підвищенням температури до 1700 ° С ступінь перетворення збільшується, проте залишковий siс залишається, тобто повного перетворення при ізотермічній витримці 30 хв. Не відбувається. Для спресованих зразків співвідношення? /?нижче і при максимальному ступені перетворення становить 55/45. Крім того, в спресованих зразках оксинитрида виявляється і при більш високих температурах. Для порошкових зразків Б і В температурна залежність ступеня перетворення при температурах понад 1600 ° С близька до аналогічної залежності порошкових зразків А. Остаточний карбід кремнію в цих порошках не виявляється після відпалу під тиском азоту 10 МПа при температурах, що перевищують 1 650 ° С, однак співвідношення?/? для них нижче ніж для порошку А, а при 1 720 ° С воно дорівнює 76/24 (В) і 23/77 (Б).
Більш різке зниження співвідношення? /? при підвищенні температури в разі спресованих зразків (малюнок 6) може бути обумовлено виділенням більшої кількості тепла в одиниці об'єму при екзотермічної реакції приєднання азоту, а також меншим внеском газової фази при утворенні? -Si 3N4.
Таблиця 3 - Елементний склад порошкових зразків, відпалених під тиском азоту 10 МПа після випалювання вуглецю
ПорошокТемпература, ° СІзотерміческая витримка, мін.Елементний склад% NCOSiА17203037,52,671,5657,21Б1530 1720 1720 1720 180030 10 30 60 307,2 22,9 37,1 37,85 37,723,95 12 , 13 0,52 0,23 0,212,67 2,3 1,29 1,21 1,4568,76 60,11 58,27 59,82 58,3В17203037,21,890,9958,44
Структура кінцевих продуктів, отриманих з порошків А, Б, і В, різна. Порошок А після вигоряння вуглецю в основному складається з голкоподібних кристалів? - Si3N4 (малюнок 7, а). У ньому також виявлені більші освіти, характерні для нітрідокремніевих матеріалів з оксінітрідной фазою. Відпалений порошок Б містить як призматичні кристали, так і кристали неправильної форми (малюнок 7, б - г). На їх поверхні часто спостерігаються «сходинки» і нерівності. Кількість голкоподібних кристалів незначно. Кінцевий продукт з порошку В складається з частинок такої ж форми, як і порошки А, Б, проте їх розмір менше (малюнок 7, д). Питома поверхня всіх порошків після відпалу зменшується.
Малюнок 6 - Структура порошків А (а), Б (б - г) і В (д) після відпалу під тиском азоту 10 Мпа при температурі 1720? С протягом 10 хв (б), 30 хв (а, в, д) і 60 хв (г)? 5400
Удосконалення процесу випалу карбідкремнійових вогнетривів на нитридной зв'язці надалі повинно бути спрямоване на зменшення тривалості термообробки з досягненням при цьому необхідної ступеня завершення процесу азотування. Для цього в першу чергу доцільно виявити вплив температури на досліджуваний процес. Вплив величини температури на швидкість процесу азотування кремнію стосовно карбідокремнієвих вогнетривами на нитридной зв'язці відображено в роботах [8]. Однак результати лабораторної опрацювання показують, що істотний вплив на швидкість реакції надає не тільки саме значення температури, а й вид температурної кривої.
Таблиця 4 - Дисперсний склад кремнію
Фракція, мкмСодержаніе фракції,% Фракція, мкмСодержаніе фракції,% gt; 43 43 - 25 26 - 16 16 - 10 10 - 6,3 6,3 - 4,0 4,0 - 2,518, 0 26,5 16,5 11,0 7,5 6,5 4,52,6 - 1,6 1,6 - 1,0 1,0 - 0,8 0,8 - 0,6 0,6 -0,4 lt; 0,42,5 1,5 3,5 0,5 0,5 1,0
Лабораторні дослідження процесу азотування кремнію проводилися на високотемпературної термоаналітіческой установці фірми «Setaram» (Франція). Для створення газового середовища використовували газоподібний азот високої чистоти (ТУ 6-16-40-14-88). Перед заповненням реакційної камери азотом протягом 3 - 4 ч проводилася її дегазація до 2,7 - 5,3 Па, потім здійснювали триразове промивання камери азотом з наступним заповненням. Тиск азоту в процесі експерименту підтримувалося близько 0,11 МПа. Визначення проводилося на двох паралельних зразках. Маса одного зразка становила 50 мг. ...
