Tworzywa kompozytowe Si3N4/SiC otrzymywane metodą SHS

• Autorzy: Kata D. , Lis J.

Warianty tytułu

EN

Ceramic composites in the Si3N4/SiC system prepared by SHS

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu otrzymania proszków kompozytowych Si3N4-SiC przeprowadzono syntezy typu SHS w układzie Si-C-N. Homogenizowane proszki substratów stałych: krzemu i węgla umieszczono w molibdenowym tyglu reakcyjnym a następnie przereagowano w atmosferze azotu przy ciśnieniu 3MPa. Reakcje SHS zainicjowano lokalnie w jednym punkcie złoża po czym wysokotemperaturowy front spalania w postaci fali cieplnej stopniowo rozprzestrzenił się przez całe złoże. Na podstawie przebiegu temperatury procesu, danych termodynamicznych oraz analizy morfologii i składu fazowego produktów zbadano mechanizm przebiegu procesu. Zasugerowano następującą ewolucje reakcji: (i) azotowanie powierzchni ziaren krzemu, (ii) azotowanie i karbonizację ciekłego krzemu, (iii) karbotermiczną redukcję tworzącego się azotku krzemu. Podsumowaniem badań jest pokazanie nowej i ciekawej metody produkcji wysokodyspersyjnych proszków kompozytowych Si3N4-SiC.

EN

Combustion synthesis (SHS) in the Si-C-N system has been used to fabricate Si3N4-SiC composite powders. The solid reactants consist of silicon and carbon were inserted into a molybdenum crucible and reacted in nitrogen atmosphere at 3MPa. Combustion was initiated locally and then the high temperature front of reaction propagated spontaneously passing through the bed. Mechanism of SHSyntehisis is determined based on thermodynamic data, temperature profile examination as well as morphology and phase composition analysis. Three steps of the reaction are discussed: (i) initial stages of nitridation silicon surface, (ii) simultaneous nitridation and carbonisation liquid silicon, (iii) carbothermal reduction of formed silicon nitride. Finally, new very economic approach of production high dispersion silicon nitride- silicon carbide sinterable powders is presented.

Słowa kluczowe

PL

tworzywa kompozytowe; metoda SHS

EN

composite materials; SHS

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 54, nr 1
• Strony: 12--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kata D.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Lis J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Lange F.F.: Effect of Microstructure on Strenght of Si3N4-SiC. Composite System, J. Am. Ceram. Soc., 56 (1973) 445-50.
• [2] Buljan S.T., Baldoni J.G., Huckabe M.L.: Si3N4-SiC composites, Ceram. Bull., 66 (1987) 347-352.
• [3] Pezzotti G., Tanaka I., Okamoto T., Koizumi M., Miyamoto Y.: Processing and mechanical properties of dense Si3N4 — SiC- whisker composites without sintering aids, J. Am. Ceram. Soc., 72 (1989) 1461-64.
• [4] Nihara K.., Hirano T„ Nakahira A., Suganuma K., Izaki K., Kawakami T.: Nanostructure and Thennomechanical Properties of Silicon Nitride- Silicon Carbide Composites Fabricated from Silicon-carbon-Nitrogen Powders, Funtai Fumatsu Yakiu, 36 (1989) 243- 246.
• [5] Y. Miyamoto, "New Ceramic Processing Approaches Using Combustion Synthesis under Gas Pressure", Ceram. Bull., 67, pp. 686- 690,(1990).
• [6] Lis J.,. Majorowski S., Puszynski J.A., Hlavacek V.: Dense 0- and a/p~ SIALON materials by pressureless sintering of combustion - synthesized Powders, Ceramic Bulletin. 70 (1991).
• [7] Lis J.: Spiekalne proszki związków kowalencyjnych otrzymywane metodą samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej SHS. Polski Biuletyn Ceramiczny 6. Ceramika. 44 (1994).
• [8] Pampuch R.: SHS powders; the present and future, in „Ceramic processing science and technology,” edited by H. Hausner, G.L. messing and S. Hirano, Ceramic Transactions, vol. 51. pp. 119- 126, Westerville, OH: Am. Ceram. Soc., (1995).
• [8] Kata D.: Rozprawa doktorska pt. „Otrzymywanie tworzyw w układzie węglik krzemu - azotek krzemu metodą samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej” AGH, (1998).
• [9] Kata D., Lis J., Pampuch R.: Combustion Synthesis of Multiphase powders in the Si-C-N system. Solid State Ionic 101-103 (1997) 65-70.
• [10] Kata D., Lis J., Pampuch R., Stobierski L.: Preparation of Fine Powders in the Si-C-N system using SHS method. Int. J. SHS, 7, 4,(1998)475-485.
• [11] Nickel K.G., Hoffman M.J., Greil P., Petzow G.: Thermodynamic Calculation for the Formation of SiC-Whiskers- Reinforced Si3N4 Ceramics, Adv. Cer. Mater., 3, 6, (1988) 557- 62.
• [12] Greshovich D., Prochazka S.: Stability of Si3N4 and liquid phase during sintering. J. Amer. Cer. Soc., 64. (1981) c-96.