Керамика из нитрида кремния-часть 2
Изделия сложной формы из нитрида кремния получают спеканием. Сырая заготовка, изготовленная из порошкообразного материала, помещается в газовую или электрическую печь прерывистого или непрерывного действия, обжигается и из нее получается изделие из спеченного нитрида кремния (СНК).
Скорость спекания определяется прочностью заготовки, составом среды, видом и чистотой исходного сырья. Она может быть увеличена использованием ультрадисперсных порошков (0,01…0,1 мкм), увеличением температуры, повышением давления газовой среды (до 1,0…10,0 МПа) и применением бескислородных активаторов (карбидов, силицидов, нитридов бериллия, магния и редкоземельных металлов).
Рассмотренные способы получения нитрида кремния имеют существенные недостатки. Так, у РСНК – значительная пористость (до 10…15%), у ГПНК – дорогостоящий и малопроизводительный процесс, а СНК – характеризуется значительной усадкой (до 15%).
Поэтому с конца 70-х годов стали производить усовершенствованный РСНК, который содержал уже активаторы спекания и подвергался термообработке при температуре 1700…1800°С. При этом плотность материала приблизилась к теоретической, а прочность выросла в 2 раза при усадке в 5…7%.
Для получения качественных сложнопрофильных изделий из нитрида, кремния применяют высокотемпературное газостатическое уплотнение. Суть метода заключается в следующем. Порошковую массу предварительно спрессовывают или спекают, заключают при вакуумировании в оболочку, помещают в газовую среду и нагревают. К среде прилагают давление (до 200 МПа), которое воздействует на поверхность оболочки, подвергая материал всестороннему сжатию и уплотнению. Оболочка изготавливается из кварцевого стекла, сваркой из металла или нанесением покрытий на подложку.
Полученное изделие характеризуется минимальным содержанием пор и окисных добавок, меньшим разбросом механических параметров.