Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.562-565 УДК 666.3-13 ПОЛУЧЕНИЕ СПЕКАЮЩИХ ДОБАВОК ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СОСТАВА ДЛЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДОМ М. А. Вартанян, Н. А. Макаров, М. Д. Мараракин, Е. Е. Назаров, Э. А. Есин Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, г. Москва, Россия Аннотация Показана принципиальная возможность получения спекающих добавок в тройных оксидных системах MgO — AhO3 — Y 2 O 3 и CaO — AhO3 — Y 2 O 3 , пригодных для интенсификации процесса уплотнения керамики на основе карбида кремния, с использованием золь-гель метода в качестве способа синтеза, а также применение СВЧ-сушки для получения прекурсоров для дальнейшего синтеза эвтектических композиций. Ключевые слова: карбид кремния, эвтектические добавки, золь-гель метод, СВЧ сушка. OBTAINING OF EUTECTIC SINTERING ADDITIVES FOR CERAMICS BASED ON SILICON CARBIDE BY SOL-GEL PROCESS M. A. Vartanyan, N. A. Makarov, M. D. Mararakin, E. E. Nazarov, E. A. Esin D. I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia Abstract We have showed that there’s a possibility to obtain sintering additives in triple MgO — AhO3 — Y 2 O 3 and CaO — AhO3 — Y 2 O 3 systems which can intensify the process of sealing the ceramics on the basis of silicon carbide with the help of sol-gel process. We used microwave drying to obtain precursors for further synthesis of eutectic compounds. Keywords: silicon carbide, eutectic additives, sol-gel process, microwave drying. Карбид кремния является перспективным конструкционным материалом. Материалы на основе карбида кремния обладают высокими прочностными характеристиками, высокой химической стойкостью, а также термостойкостью. Благодаря своим свойствам он находит широкое применение в различных сферах науки и техники. Высокая доля ковалентности химических связей и низкие коэффициенты самодиффузии затрудняют процесс уплотнения карбида кремния, что вынуждает осуществлять поиск новых технологических решений для интенсификации процесса спекания. Одним из таких решений является введение добавок, образующих жидкую фазу в процессе спекания. Результатом применения таких добавок является снижение температуры обжига, а также улучшение основных эксплуатационных свойств материала [1]. На сегодняшний день актуально применение химических методов синтеза добавок, поскольку они позволяют получать порошки с заданным набором свойств, поэтому большое количество работ посвящено данной проблеме [2-5]. Установлено [3], что наиболее эффективным является применение эвтектических композиций в качестве спекающих добавок в системах MgO — Al2O3— Y2O3 и CaO — Al2O3— Y2O3. Перспективным является золь-гель метод получения нанопорошков. Он дает возможность синтезировать композиции с заданными характеристиками, а также прост в исполнении [6]. Применение СВЧ-сушки взамен конвективного метода позволяет ускорить процесс удаления влаги, уменьшить опасные выбросы, а также снизить энергозатраты. Экспериментальная часть Целью настоящего исследования является разработка способа получения эвтектических композиций в системах MgO — Al2O3— Y2O3 и CaO — Al2O3— Y2O3 , пригодных для использования в качестве добавок, образующих жидкую фазу при спекании керамики на основе карбида кремния, с применением золь-гель метода, а также сравнительный анализ влияния способа сушки и оценка влияния технологических параметров на свойства порошков. Выбор данных оксидных систем основан на приведенных в работе [7] результатах термодинамического анализа реакций взаимодействия оксидов с карбидом кремния, где показано, что MgO, CaO, AbO3 и Y 2 O 3 не взаимодействуют с SiC в широком интервале температур 1150-1950°С. Также в работе [8] установлено, что эвтектический расплав в данной системе хорошо смачивает поверхность карбида кремния при температурах обжига керамики (1800-1900 °С). Эти факторы являются важными критериями при выборе спекающих добавок. В табл. 1 представлены химические составы добавок, и их температуры плавления. 562