Морфология частиц

26-03-2024

+++Металлические примеси в нитридокремниевых материалах+++

---обычно поступают из исходного сырья для получения порошка Si3N4---

Металлические примеси в нитридокремниевых материалах обычно поступают из исходного сырья для получения порошка Si3N4, а также в результате возможных загрязнений на стадии размола и смешивания данных порошков с оксидными добавками.

Одной из характерных примесей является оксид кальция, который не растворяется в решетке Si3N4, вследствие чего происходит его концентрация по границам зерен с образованием сложных силикатных стекол. При этом он значительно снижает температуру образования жидкой фазы и ее вязкость. При использовании в качестве активирующей добавки MgO с примесью СаО образуется система MgO — Si02 — СаО, в которой температура плавления эвтектики 1360 °С, что ухудшает высокотемпературную прочность и крипо- устойчивость материала, снижая температуру разупрочнения на 100—200 °С по сравнению с температурой материалов, не содержащих эту примесь или содержащих ее в минимальных количествах. Согласно, в материалах, активированных MgO, содержание СаО не должно превышать 0,25 от содержания MgO.

Это обеспечит отсутствие жидкой фазы в системе СаО — MgO до 1500 °С. При более жестких требованиях к высокотемпературным свойствам содержание Са2+ в Si3N4 не должно превышать 0,05 %.

В материалах на базе а-сиалонов можно очищать границы зерен от СаО в случае его растворения в решетке ce-Si3N4. Это дает возможность использовать порошки, полученные из дешевого природного сырья, в технологии инструментальных материалов.

При исследовании дефектов, послуживших источниками разрушения нагруженных образцов, установлено существование пор, в которых возможно наличие сростка, зерен нитрида кремния и металлической фазы. Микрорентгеновские исследования этой фазы указывают, что главными составляющими являются Fe и Si с присутствием других металлических примесей, таких как Ni, Mo, W.