Керамика из нитрида кремния
Для нитрида кремния характерна одна некристаллическая и две кристаллические ( 
-Si3N4 и 
– Si3N4) фазы, имеющие гексагональную структуру с разными периодами и плотностью. При (спекании нестабильная модификация переходит в стабильную – модификацию, которая характеризуется столбчатой формой кристаллов и высокой стойкостью к трещинообразованию и прочностью.
По технологии получения и физико-техническим свойствам различают следующие виды нитрида кремния: реакционно-связанный (РСНК), горячепрессованный (ГПНК), спеченный (СНК) и получаемый высокотемпературным газостатическим уплотнением.
Получение реакционно-связанного нитрида кремния основано на азотировании при температурах 1800…2000°С предварительно спрессованных заготовок порошка нитрида кремния. Время азотирования составляет от 50 до 120 часов.
На первом этапе азотирования частицы Si3N4 образуются в виде нитевидных кристаллов, заполняющих поры и армирующих материал. С ростом температуры происходит рост кристаллов и их переход в – нитрид кремния равновесной и удлиненной формы.
Скорость реакции азотирования и степень образования нитрида Кремния зависит от содержания примесей в порошке кремния, его дисперсности, плотности заготовки, давления газа в рабочем пространстве и от масштабного фактора, зависящего от массы и формы изделия.
Керамика на основе РСНК обладает высокой устойчивостью к термическим ударам (выдерживает перепад в 120°С в секунду). Ее недостатком является сравнительно невысокая стойкость к высокотемпературному окислению.
Горячепрессованный нитрид кремния (ГПНК) – наиболее прочный керамический материал, получаемый прессованием смеси порошка Si3N4 (с большим содержанием – фазы) и вещества, способствующего уплотнению (MgO, А2Оз, ZrO2, BeO и т.д.). Смесь, помещенную в графитовую матрицу, прессуют при давлении З0…50 МПа и температуре 1000…1900 С. Применяемые добавки, взаимодействуя с SiO2, образуют жидкие фазы силикатов, которые при охлаждении формируют стеклообразные слои, соединяющие зерна – Si3N4.
Материалы на основе ГПНК находят применение в двигательных установках в качестве опорных колец сопловых аппаратов лопаток, элементов цилиндропоршневой группы, подшипников, кулачков и т.д.
Tags: гпнк, материал, прессование, рснк, технология