Морфология частиц

27-03-2024

Морфология частиц оказывает двойное влияние на технологические особенности порошков. Во-первых, волокнистые или удлиненные частицы, получаемые, например, осаждением из газовой фазы или карботермическим восстановлением, обеспечивают низкую плотность заготовок после холодного прессования, приводя к повышенным значениям параметров усадки при спекании, что затрудняет получение деталей сложной формы. Во-вторых, это изменяет характеристики спекаемости таким образом, что процесс уплотнения идет в более узком, чем для одноосных частиц температурном интервале. Это связано, по-видимому, с затруднением перераспределения частиц на первой стадии жидкофазного спекания, которая смещается по температуре на начало процесса перекристаллизации. С другой стороны, сам процесс перекристаллизации может быть ускорен вследствие неравновесной формы и развитой поверхности таких частиц. Предполагается, что такие особенности спекания оказывают неблагоприятное влияние на усадку, приводя к возможным деформациям изделий. Это играет важную роль при спекании, при горячем прессовании влияние данной характеристики менее существенно.

Следующим важным фактором, влияющим на уплотнение и структуру материалов, является наличие примесей. Как уже отмечалось, одной из главных примесей в порошке нитрида кремния является кислород.

Повышение содержания кислорода приводит к повышению количества жидкой фазы при спекании и, таким образом, улучшает характеристики спекания порошковых заготовок. Это влияние более значительно для более грубых порошков. Для более мелких оно перекрывается влиянием высокой удельной поверхности. Оптимальное содержание кислорода составляет около 1,5 %.

Примесь свободного углерода, обычно характерная для порошка нитрида кремния, полученного методом карботермического восстановления, оказывает влияние на структуру материала путем воздействия на количество жидкой фазы при спекании. Это происходит вследствие частичного восстановления поверхностного слоя Si02 на частицах.