СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................. 5
1. Обзор литературы ............................................................................................. 13
1.1. Свойства нитрида кремния ....................................................................... 13
1.2. Методы получения порошков нитрида кремния .................................... 16
1.3. Технологические процессы получения керамики на основе Si3N4 ....... 20
1.3.1. Методы формования порошков ......................................................... 20
1.3.2. Методы спекания керамики нитрида кремния ................................. 21
1.4. Cпекающие добавки для получения керамики нитрида кремния ......... 24
1.5. Сиалоны и свойства керамики на их основе ........................................... 26
1.5.1. Ca-α-SiAlON и свойства керамики на его основе ............................ 32
1.6. Области применения керамики Si3N4 ....................................................... 38
1.7. Керамические композиты Si3N4–TiN ....................................................... 40
1.7.1. Способы получения керамических композитов Si3N4–TiN ............ 40
1.7.2. Электропроводность керамических композитов Si3N4–TiN ........... 42
2. Методы исследования и исходные материалы .............................................. 46
2.1. Методы исследования ................................................................................ 46
2.1.1. Рентгенофазовый анализ (РФА) ........................................................ 46
2.1.2. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) ............................ 46
2.1.3. Дилатометрический анализ ................................................................ 46
2.1.4. Микротвердость по Виккерсу ............................................................ 47
2.1.5. Плотность и открытая пористость .................................................... 48
2.1.6. Трещиностойкость .............................................................................. 49
2.1.7. Теплопроводность ............................................................................... 50
2.1.8. Удельное электросопротивление ....................................................... 53
2.1.9. Термогравиметрия (ТГА) ................................................................... 54
2.1.10. Просвечивающая электронная микроскопия ................................. 54
3
2.1.11. Горячее прессование ......................................................................... 54
2.2. Исходные материалы и их свойства ......................................................... 55
2.2.1. Нитрид кремния .................................................................................. 55
2.2.2. Эвтектическая спекающая добавка в системе СaO–Al2O3 .............. 56
2.2.3. Порошок металлического титана ...................................................... 59
3. Получение композитов Si3N4–Сa-a-SiAlON и изучение их свойств ........... 60
3.1. Подготовка исходных смесей порошков и определение режима обжига
............................................................................................................................. 60
3.2. Свойства керамики Si3N4–Сa-α-SiAlON .................................................. 62
3.2.1. Взаимодействие расплава алюминатов кальция и нитрида кремния
......................................................................................................................... 62
3.2.2. Влияние содержания спекающей добавки на фазовый состав
композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON ................................................................... 65
3.2.3. Влияние содержания спекающей добавки на микроструктуру
композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON ................................................................... 70
3.2.4. ПЭМ композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON .............................................. 72
3.2.5. Влияние содержания спекающей добавки на КТР композитов
Si3N4–Сa-α-SiAlON ........................................................................................ 81
3.2.6. Влияние температуры обжига и содержания спекающей добавки
на механические свойства композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON ..................... 82
3.3. Стойкость к окислению и кристаллизация стеклообразной фазы в
композитах Si3N4–Сa-α-SiAlON ....................................................................... 85
4. Получение композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON–TiN и изучение их свойств ... 90
4.1. Подготовка исходных смесей порошков ................................................. 90
4.2. Свойства композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON–TiN ...................................... 91
4.2.1. Влияние содержания титана на фазовый состав композитов Si3N4–
Сa-α-SiAlON–TiN .......................................................................................... 91
4
4.2.2. Распределение фазы TiN в матрице композитов Si3N4–Сa-α-
SiAlON–TiN ................................................................................................... 93
4.2.3. Изучение механических свойств, удельного электросопротивления
и теплопроводности композитов Si3N4–Сa-α-SiAlON–TiN ...................... 95
ВЫВОДЫ ............................................................................................................. 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................. 103
Приложение А ..................................................................................................... 120
Приложение Б ...................................................................................................... 121
Приложение В ..................................................................................................... 122
