Горячепрессованная керамика

09-04-2024

Горячепрессованная керамика на основе нитрида кремния обладает относительно высокой стойкостью к окислению в кислороде и на воздухе. При высоком парциальном давлении кислорода на поверхности образцов формируется плотный оксидный слой, состоящий в случае керамики из горячепрессованного Si3N4 с добавлением о уо MgO из переменных количеств кристобалита, энстатита, акерманита, диопсида, форстерита и стеклофазы в зависимости от режима окисления.

В процессе окисления Si3N4 наблюдается миграция катионов примесей и добавок из неокисленного в окисленный слой и образование соответствующих силикатов. С увеличением количества активирующей добавки скорость окисления возрастает, так как диффузия кислорода, являющаяся лимитирующей стадией окисления, через стеклофазу осуществляется активнее. При введении в Si3N4 вместо MgO в качестве активаторов Y2Os и А1203 стойкость к окислению материала при 1000—1300 °С возрастает за счет образования силикатов иттрия и алюмонитридной аморфной фазы. Такое же воздействие оказывает введение в нитрид кремния Zr02.

При повышении температуры скорость окисления резко возрастает за счет понижения вязкости межзеренной силикатной фазы, увеличения газопроницаемости и, наконец, испарения, сопровождающегося коррозией материала. Основными продуктами окисления сиалона является муллит и кристобалит, которые образуются на первой стадии окисления. Затем формируется довольно плотный окисленный слой и увеличение массы происходит пропорционально Ут. Скорость окисления убывает в ряду сиалонов по мере увеличения А1203.

Дисперсионно-упрочняющие добавки TiN, TiCN и TiC, которые вводятся в оксидную и нитридную керамику, по стойкости к окислению значительно уступают Si3N4.