Способ взрывного компактирования керамического материала
Изобретение относится к технологии формования труднопрессуемых керамических порошков, используемых для изготовления керамических материалов конструкционного назначения. Сущность изобретения: способ включает приготовление СВС-шихты следующего стехиометрического соотношения компонентов, мас.%: порошок кремния 40,8; азид натрия 40,6; гексафторсиликат аммония 18,6; размещение СВС-шихты в реакторе с зазором к контейнеру и заполнение зазоров азотом под давлением 2 - 10 МПа, воспламенение шихты от накала вольфрамовой нити электрическим током, инициирование заряда ВВ, расположенного на наружной поверхности контейнера. В качестве исходного порошка используют не целевой продукт, например, нитрид кремния, а СВС-шихту для его получения. Процесс горения СВС-шихты проводят непосредственно в контейнере. После прохождения процесса СВС нагретые до приблизительно 2300 К продукты синтеза обжимаются энергией взрыва заряда ВВ. При высокоскоростной деформации активированного порошка происходит взаимное перемещение частиц, насыщение дефектами кристаллического строения, динамическое спекание материала. 1 ил.
Изобретение относится к технологии получения высокоплотного компактного керамического материала на основе нитрида кремния и изделий конструкционного назначения с использованием энергии взрыва. В качестве исходного сырья при этом применяют мелкодисперсные порошки (с размером частиц менее 1,0 мкм) с активной поверхностью (удельная поверхность >10 м2/г).
Целью изобретения является повышение прочности материала на основе нитрида кремния. Цель достигается тем, что в известном способе, при котором гранулированный мелкодисперсный порошок помещают в металлический контейнер-реактор, размещают заряд ВВ на его поверхности и инициируют заряд, новым является то, что в качестве исходного порошка, используют не целевой продукт, например, гранулы нитрида кремния, а СВС шихту для получения нитрида кремния, взятую при следующем стехиометрическом соотношении компонентов, мас. порошок кремния 40,8; азид натрия 40,6; гексафторсиликат аммония 18,6. Нагрев материала осуществляют за счет самовоспламеняющегося высокоскоростного синтеза, инициирование которого осуществляется накалом вольфрамовой нити током. В известном способе прототипе, после инициирования ВВ продукты детонации создают ударно-волновое сжатие, при котором в зоне контакта частиц возможно образование расплавленных зон, выдавливание жидкого вещества из зон контакта с заполнением пор, что обеспечивает активацию контактных поверхностей и их схватывание в процессе жидкофазного динамического спекания. При этом локализация деформации при ударе частиц и скоростное трение не одинаковы по объему прессовки и уплотнение порошкового тела за счет сближения частиц не обеспечивает равномерное распределение плотности и внутренних напряжений в материале, что может приводить к формированию локальных трещин и пор. В предлагаемом способе формования мелкодисперсных порошков Si3N4 осуществляется непосредственно после СВС-процесса шихты, содержащей неорганические азиды и галоидные соли, когда температура материала после прохождения фронта горения достигает приблизительно 2300 К. При этом высокая активность поверхности порошка за счет образования по СВС технологии ультрадисперсных порошков (размер частиц < 1 мкм, удельная поверхность порошка свыше 20 м2/г) и высокой температуры способствуют при сдвиговой деформации в зонах контакта выдавливанию части материала в зазоры, обеспечивая получение высокоплотного прочного керамического материала. Следует отметить, что порошки, получаемые СВС-процессом, обладают высокой степенью чистоты. Основная примесь Siсв непрореагировавший кремния (Siсв 1 2 мас.). Кроме того установлено, что ударно-волновое нагружение порошка Si3N4, содержащего![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/285/2859927.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/931.gif)
Формула изобретения
Способ взрывного компактирования керамического материала, включающий помещение шихты с зазором в контейнере, размещение на наружной поверхности контейнера заряда взрывчатых веществ и последующее взрывное прессование, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности материала на основе нитрида кремния, в качестве шихты используют стехиометрическую смесь для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза нитрида кремния состава, мас. Кремний 40,8 Азид натрия 40,6 Гексафторсиликат аммония 18,6зазор заполняют азотом под давлением 2 10 МПа, инициируют горение шихты вольфрамовой нитью накаливания, а взрывное прессование осуществляют после прохождения горения шихты.
РИСУНКИ
Рисунок 1