Получение нитридной инструментальной керамики

25-03-2024

+++Фрактографический анализ изломов образцов+++

---размер и форма зерен соответствует таковым у исходного порошка---

Фрактографический анализ изломов образцов, спеченных до 1500 °С, показывает, что размер и форма зерен соответствует таковым у исходного порошка. На основании этих результатов полагают, что до 1500 °С основной вклад в усадку дает перегруппировка частиц в присутствии жидкой фазы в системе MgO — Si02. Начало процесса перекристаллизации, как правило, сопровождается исчезновением мелких зерен и ростом крупных.

По мере дальнейшего повышения температуры от момента образования жидкой фазы начинается процесс растворения, переноса и осаждения нитрида кремния. Вначале происходит растворение материала в местах контакта, которые, вследствие сжимающих напряжений, обусловленных капиллярными силами или внешней нагрузкой, обладают дополнительным химическим потенциалом. По достижении предела насыщения раствора материал диффундирует к свободным (ненапряженным) поверхностям частиц, где такая же концентрация раствора является уже пересыщенной, и осаждается на них. Благодаря этому процессу происходит сближение частиц. Эффективность жидкофазного спекания нитрида кремния по сравнению с весьма затрудненным твердофазным связана с увеличением скорости диффузии в жидкости на несколько порядков. Приложение внешнего давления приводит к ускорению процесса растворения вследствие повышения контактных напряжений.

Кроме капиллярных сил, движущей силой переноса материала через жидкую фазу является стремление системы к равновесному состоянию с минимальной свободной поверхностной энергией, что приводит к преимущественному растворению мелких частиц, переносу и осаждению их массы на более крупных.