Введение
1. Аналитический обзор литературы 8
1.1. Свойства, структура и методы получения карбида кремния 8
1.1.1. Кристаллическая структура и химическая связь в карбиде кремния 8
1.1.2. Физические и химические свойства карбида кремния 10
1.1.3. Методы получения карбида кремния 12
1.2. Керамические композиционные материалы и покрытия на основе карбида кремния 13
1.2.1. Упрочнение карбида кремния волокнами 13
1.2.2. Типы и свойства волокон, применяемых для армирования карбида кремния 15
1.2.3. Межфазное взаимодействие на границе раздела волокно - матрица в композиционных материалах с карбидокремниевой матрицей 19
1.2.4. Свойства композиционных материалов с карбидокремниевой матрицей и области их применения 20
1.2.5. Жаростойкие покрытия на основе карбида кремния 23
1.3. Методы получения матрицы керамических композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния 25
1.3.1. Силицирование волокнистых каркасов, предварительно уплотненных углеродной матрицей 25
1.3.2. Шликерная пропитка волокнистых каркасов с последующей термообработкой 25
1.3.3. Пропитка волокнистых каркасов кремнийорганическими полимерами с последующей термообработкой 26
1.3.4. Уплотнение волокнистых каркасов пиролитическим карбидом кремния, осажденным из газовой фазы 27
1.4. Процессы химического осаждения карбида кремния из газовой фазы
1.4.1. Сущность метода химического осаждения из газовой фазы
1.4.2. Характеристика реагентов, использующихся в процессах газофазного осаждения карбида кремния, и свойств получаемых гетерогенных осадков 30
1.4.3. Режим гомогенного формирования осадка карбида кремния 36
1.5. Заключение к обзору литературы и цель исследования 38
2. Физико-химические особенности процесса пиролиза метилсилана в условиях относительно низких температур и давлений 40
2.1. Термодинамический анализ реакции термического разложения метилсилана с образованием карбида кремния и выбор значения параметра давления
для разработки нового процесса осаждения карбида кремния из метилсилана 40
2.2. Первичные реакции термического разложения метилсилана в газовой фазе 43
2.3. Термодинамический анализ первичных реакций газофазной диссоциации молекулы метилсилана в условиях низких давлений 46
2.4. Гетерогенные реакции процесса кристаллизации карбида кремния из метилсилана 49
2.5. Механизм низкотемпературной гетерогенной кристаллизации SiC в ходе пиролиза метилсилана 52
2.6. Потенциальная модель гетерогенной кристаллизации карбида кремния из метилсилана 53
3. Экспериментальное изучение процесса осаждения карбида кремния из метилсилана при относительно низкихтемпературах и давлениях
3.1. Постановка задачи экспериментального исследования 59
3.2. Разработка экспериментальной установки осаждения SiC из метилсилана 60
3.3. Экспериментальное исследование кинетики процесса осаждения карбида кремния из метилсилана и свойств полученных осадков 62
3.3.1. Методика изучения кинетики процесса осаждения карбида кремния из метилсилана и свойств полученных осадков 62
3.3.2. Результаты исследования кинетики процесса осаждения SiC и свойств полученных осадков 65
3.3.2.1. Результаты кинетических исследований протекания процессаосаждения карбида кремния из метилсилана 65
3.3.2.2. Результаты исследования фазового состава полученных осадков 68
3.3.2.3. Результаты исследования химического состава полученных осадков 71
3.3.2.4. Результаты исследования микроструктуры осадков 76
3.3.3. Особенности в свойствах SiC, полученного осаждением из метилсилана
при относительно низких температурах и давлениях 80
3.4. Экспериментальное исследование процесса газофазного насыщения
пористых подложек пиролитическим карбидом кремния 85
3.4.1. Скорость реакции и скорость диффузии реагента в пористом теле 85
3.4.2. Методика проведения экспериментального исследования кинетики процесса осаждения SiC из метилсилана
при относительно низких температурах и давлениях в условиях пористой среды 87
3.4.3. Результаты исследования кинетики протекания процесса газофазного насыщения пористых подложек пиролитическим карбидом кремния при различных температурах и характера распределения карбида кремния в пористой среде 90
3.5. Получение композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния методом химического газофазного осаждения из метилсилана в условиях относительно низких температур и давлений 95
4. Разработка технологического процесса получения композиционных материалов и покрытий 98
4.1. Основные технологические этапы получения керамических композиционных материалов и покрытий на основе карбида кремния газофазными методами 98
4.2. Применение разработанного процесса осаждения SiC из газовой фазы при относительно низких температурах и давлениях к получению окислительностойких композиционных материалов 100
4.2.1. Проблемы повышения свойств волокнистых композиционных материалов с карбидокремниевой матрицей путем модификации границы раздела волокно - матрица 100
4.2.2. Разработка методики получения однонаправленных композиционных материалов типа SiC-SiC с различным характером взаимодействия на границе раздела волокно - матрица 103
4.2.3. Структура и свойства композиционных материалов SiC-SiC с различным характером взаимодействия на границе раздела волокно - матрица 106
4.3. Применение разработанного процесса осаждения SiC из газовой фазы при относительно низких температурах и давлениях к получению изделий из углеродных материалов с покрытиями из карбида кремния 116
4.3.1. Модельные неохлаждаемые сопловые насадки жидкостного ракетного двигателя из углерод-углеродного композиционного материала с покрытиями из карбида кремния 116
4.3.2. Графитовые пьедесталы с карбидокремниевыми покрытиями для выращивания полупроводниковых эпитаксиальных плёнок методом химического осаждения из металлооргаганической газовой фазы 122
4.4. Принципиальная технологическая схема процесса получения изделий из композиционных материалов с карбидокремниевой матрицей и изделий с карбидокремниевыми покрытиями методом химического осаждения SiC из газовой фазы при относительно низких температурах и давлениях с использованием метилсилана в качестве исходного реагента 126
Выводы 131
Список использованных источников
