Горячепрессованная керамика

21-04-2024

+++Процесс окисления нитрида титана+++

---в среде кислорода сопровождается выделением азота и металлического титана---

Процесс окисления нитрида титана в среде кислорода сопровождается выделением азота и металлического титана. Количество выделившегося Ti растет с увеличением давления кислорода от Ю-6 до 20 кПа и температуры от 500 до 1000 °С. При этом образуется оксинитридная фаза в качестве промежуточного продукта, а титан, выделившийся в поверхностный слой, постепенно превращается в оксид титана. При более высоких давлениях кислорода (1,7—53 КПа) и температуре 600—850 °С показано единообразие диффузионного механизма окисления Ti и TiN. Диффузия кислорода происходит через слой ТЮ2 (рутил или анатаз) переменной толщины, растущий на границе раздела нитрид — окалина и периодически разрушающийся с образованием обособленного пористого слоя. С повышением температуры доля анатаза возрастает.

! Окисление TiN или TiCN, входящих в состав горячепрессованного материала на основе Si3N4, может приводить к окислению керамики уже при температуре выше 300 °С и к растрескиванию образцов из-за возникающих сильных внутренних напряжений . Изучение окисления инструментальных материалов на основе сиалона с добавлением нитрида титана (типа «силинит») показало, что прирост массы начинается уже при 500 °С, а выше 700 С образуется рутил и твердый раствор TiNO. Окисление сиалоновой матрицы в этих условиях протекает слабо. Лимитирующим фактором процесса окисления TiN является диффузия кислорода через слой ТЮ2. Кроме того, механизм окисления 3-сиалона, входящего в состав материала, существенно отличается от чистого нитрида кремния или сиалона. Это связано с тем, что TiN выступает в качестве геттера, поглощая кислород, диффундирующий через оксидный слой в глубь образца. При температурах выше 1000 °С в результате взаимодействия А1203 G Ti02 образуется титанат алюминия (А12ТЮ5).