Способ получения композиционных порошков на основе альфы-фазы нитрида кремния методом СВС Российский патент 2025 года по МПК C01B21/68 C01F17/30 B22F3/23 C04B35/587 C04B35/596 

Изобретение относится к области получения тугоплавких неорганических соединений, в частности к получению композиционных порошков на основе нитрида кремния методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), которые могут быть использованы в качестве исходного сырья для получения конструкционной и функциональной керамики высокой твердости, износостойкости и высокотемпературной прочности при температурах до 1700°С, в автомобильной и авиационной промышленности для производства элементов двигателей внутреннего сгорания, футеровки камер сгорания, сепараторов высокотемпературных подшипников, лопаток турбин, в машиностроении - подшипников скольжения и качения, пар трения.

Известен способ получения композиционных порошков на основе нитрида кремния методом плазмохимического синтеза (ПХС). Плазмохимический синтез осуществляется путем введения в реактор с азотной плазмой со среднемассовой температурой 5700-6000°С порошков кремния и оксида иттрия в соотношении, которое обеспечивает получение после азотирования продукта заданного состава с массовой долей оксида иттрия от 2 до 18%. В реакторе ПХС происходит нагревание, плавление и испарение частиц, а дальше по мере понижения температуры начинается образование нитрида кремния. Из плазмохимического реактора поток горячих газов и частиц попадает в систему охлаждения и улавливания, которая состоит из нескольких последовательных узлов - теплообменников и рукавных фильтров. Степень превращения исходных порошков в высокодисперсные нитриды зависит от полноты испарения этих порошков, что обеспечивается подбором оптимальных условий ввода частиц в плазму и эффективным теплообменом между частицами и плазмой. Поскольку исходный порошок кремния характеризуется высокой степенью полидисперсности, то практически невозможно подобрать такие условия. Это приводит к загрязнению высокодисперсных порошков примесями более крупных частиц неиспарившихся исходных материалов и продуктов реакции. В целях снижения возможности такого загрязнения применяется специальный сепаратор. Количество крупных частиц уменьшается в пять -шесть раз, но полностью их присутствие не исключается. Трудной проблемой плазмохимической технологии является зарастание отдельных узлов технологической установки, в частности, зоны реакции, что ограничивает продолжительность непрерывной работы установки и может повлиять на качественные показатели целевых продуктов. (Я.П. Грабис. «Плазмохимический синтез тонкодисперсных композиционных порошков на основе нитридов» в сборнике научных трудов. Материалы на основе нитридов. Киев ИПМ 1988 с. 46-53).

Этот способ позволяет получить хорошо спекаемый композиционный порошок на основе нитрида кремния. Недостатком этого способа является сложность технологического процесса и низкая производительность, что существенно удорожает стоимость целевого продукта по сравнению с методом СВС. В настоящее время стоимость такой композиции составляет 400-450 евро/кг.

Известен способ получения композиционного керамического порошка на основе нитрида кремния и диоксида циркония в режиме горения в среде азота из предварительно измельченных до размера частиц не более 0,1 мм промышленного ферросилиция в количестве 40-50 мас. %, цирконового концентрата в количестве 20-50 мас. %, которые смешивают с нитридом кремния и фторидом аммония, полученную смесь также измельчают до размера частиц не более 0,1 мм. Шихту помещают в СВС реактор, который заполняют азотом до давления 2-20 МГТа. Локально инициируют реакцию горения, по окончании которой снижают давление до 0,1-10 МПа и проводят доазотирование в течение 0,5-1,0 ч. Охлажденный продукт измельчают, подвергают магнитной сепарации для отделения железа, после чего обрабатывают в растворах 15-30% HCl. Нерастворившийся осадок отделяют, промывают, сушат. Композиционный керамический порошок представляет собой нитрид кремния β-Si₃N₄, диоксид циркония ZrO₂ (моноклинной и тетрагональной модификации), оксинитрид кремния Si₂N₂O. Остаточное содержание железа (α-Fe) в композиционном керамическом порошке не более 0.5 мас. %. (RU №2351435 C1, B22F 1/00, B22F 3/23, 10.04.2009).

Недостатком данного способа является фазовый состав композиции. Так бета - фаза нитрида кремния плохо спекается, значит, спеченный материал будет иметь высокую пористость. Двуокись циркония без стабилизирующих добавок при температуре 1175°С претерпевает фазовый переход от моноклинной к тетрагональной модификации с изменением плотности, что резко снижает высокотемпературную прочность материала. Высокое содержание примеси железа так же снижает прочность композиционного материала. Кроме того стадия кислотной обработки существенно усложняет и удорожает технологический процесс.

Известен способ получения композиционных порошков на основе нитрида кремния методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения керамики на основе нитрида кремния Si₃N₄-MgO и Si₃N₄-Y₂O₃. Порошки исходных компонентов - полидисперсный кремний, нитрид кремния (инертная добавка), оксиды MgO или Y₂O₃, галогениды аммония (NH₄Cl, NH₄F), дозируют в необходимых пропорциях и смешивают в шаровой мельнице до получения гомогенной смеси. Шихту загружают в СВС - реактор, который заполняют азотом до необходимого давления и осуществляют воспламенение шихты. Синтез проходит в режиме горения в среде азота при давлении 5-10 МПа. (Порошковая металлургия, 2007, №1/2, с. 10-14).

Способ позволяет получить в одну стадию композиционные порошки Si₃N₄-MgO и Si₃N₄-Y₂O₃.

Недостатком данного способа является использование галогенидов аммония, в связи с чем при синтезе наряду с целевым продуктом образуются хлориды и фториды магния и иттрия, которые снижают прочностные свойства керамического материала. Кроме того, при использовании полидисперсного порошка кремния, происходит неполное азотирование крупных (более 100 мкм) частиц кремния, с образованием крупных агломератов, которые нарушают структуру керамики и тем самым снижают прочностные характеристики керамического материала.

Наиболее близким к изобретению является способ получения композиционных порошков на основе альфа-фазы нитрида кремния методом СВС, который включает приготовление смеси, состоящей из классифицированного порошка кремния, нитрида кремния и оксида магния или иттрия, помещение полученной смеси в замкнутый реактор, заполнение реактора азотом до необходимого давления, локальное воспламенение смеси и синтез в режиме горения под давлением азота с последующим извлечением целевого продукта, при этом соотношение кремния и нитрида кремния в смеси составляет (1÷4 - 1÷1), содержание одного из двух оксидов составляет 3-20 мас. %, а синтез в режиме горения проводят под давлением 1-5 МПа. Кроме того, в качестве нитридообразующего компонента используют классифицированные порошки кремния с удельной поверхностью 4-12 м²/г и в состав реакционной смеси вводят классифицированный порошок альфа-фазы нитрида кремния с удельной поверхностью не менее 6 м²/г.(Патент РФ 2556931, С01В 21/068, 19.06.2015 г.).

Недостатком данного способа является сухое смешивание компонентов шихты, при котором не происходит образования гомогенной смеси, в результате чего при синтезе происходит коалесценция частиц кремния с образованием более крупных частиц нитрида кремния. В результате продукт синтеза имеет низкую удельную поверхность 2-3 м²/г, что требует дополнительной обработки композиций по измельчению и классификации. Кроме того, при использовании оксида иттрия образуется оксинитрид иттрия-кремния YNSiO₂ с температурой плавления 1400°С. При образовании такой фазы, прочность керамики резко снижается при температуре выше 1000°С.

Технический результат изобретения заключается в получении активных к спеканию, метастабильных композиционных порошков с оксидной и/или оксинитридной фазой сложного состава на основе альфа - фазы нитрида кремния методом СВС, которые позволяют методом горячего прессования получить плотную, беспористую, мелкозернистую нитрид кремниевую керамику, сохраняющую высокую прочность до температуры 1700°С. Технический результат достигается тем, что способ получения композиционных порошков на основе альфа-фазы нитрида кремния методом СВС, включающий приготовление смеси порошков кремния, альфа-фазы нитрида кремния и спекающей добавки, помещение полученной смеси в замкнутый СВС-реактор, заполнение реактора азотом до давления 2 МПА, 3 МПА или 4 МПА, локальное воспламенение смеси и синтез в режиме горения под давлением азота с последующим извлечением целевого продукта, в качестве разбавителя используют альфа-фазу нитрида кремния и/или продукт синтеза состава альфа - Si₃N₄-R-O-N, где R - Yb, Lu, Sc, при этом содержание альфа-фазы нитрида кремния в смеси составляет 50-75 мас.%., а содержание кремния 15-30 мас.%, в качестве спекающей добавки используют оксид иттербия или лютеция, или скандия в количестве 5-20 мас.%, а приготовление смеси порошков осуществляют в среде изопропилового спирта с последующем высушиванием смеси, кроме того в состав реакционной смеси вводят катализатор кристаллизации силикатов из ряда ТiO₂, Cr₂O₃, ZrO₂ в количестве 0,5-2 мас.% с удельной поверхностью не менее 10 м /г.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Синтез композиций осуществляют в режиме горения реакционной смеси. Введенные в состав реакционной смеси оксиды в процессе синтеза взаимодействуют с оксидом кремния, который присутствует на поверхности частиц кремния и нитрида кремния, а также кислорода, растворенного в кристаллической структуре Si₃N₄, что ведет к образованию оксидных фаз и оксинтридных фаз сложного состава, которые равномерно распределяются на поверхности частиц нитрида кремния, способствуя, таким образом, формированию однородной мелкозернистой морфологии синтезированного порошка с равномерным распределением оксидной фазы, что очень важно для получения керамического материала с высокими механическими свойствами. Для получения композиции с высоким содержанием альфа-фазы необходимо реализовать низкотемпературный режим синтеза. Поскольку образование оксидных и оксинитридных фаз сопровождается ростом температуры горения реакционной шихты, содержание кремния в шихте зависит от количества оксида, введенного в состав шихты. Разбавитель в шихте снижает температуру горения. Поэтому оптимальная температура синтеза зависит от соотношения в шихте количества порошка кремния, оксидов и разбавителя.

Ввиду относительно высокой скорости протекания реакции азотирования в режиме горения и быстрой скорости охлаждения продукта синтеза, после прохождения волны горения, полученная композиция состоит из активной к спеканию альфа - фазы нитрида кремния и метастабильных оксидных фаз сложного состава, которые являются спекающей добавкой. Для обеспечения высокотемпературной прочности керамики, в состав реакционной смеси дополнительно вводят катализатор кристаллизации силикатов из ряда TiO₂, Cr₂O₃, ZrO₂, который способствует кристаллизации аморфной, межзеренной фазы в процессе спекания. Такое сочетание состава композиций, позволяет методом горячего прессования получить плотную, беспористую, мелкозернистую нитрид кремниевую керамику, сохраняющую высокую прочность до температуры 1700°С.

В качестве исходных компонентов для приготовления исходной смеси используют порошок кремния с удельной поверхностью 8-12 м²/г в количестве 15-30 мас. %, порошок альфа-фазы нитрида кремния с удельной поверхностью не менее 8 м²/г, альфа-фаза нитрида кремния и/или продукт синтеза Si₃N₄-Re-O-N в количестве 50-75 мас. %, оксид иттербия, оксид лютеция, оксид скандия в количестве 5-20 мас. %, катализаторы кристаллизации силикатов - порошки оксидов TiO₂, Сг₂О_э, ZrO₂ с удельной поверхностью не менее 10 м²/г в количестве 0,5-2 мас. %. Смешивание компонентов шихты осуществляют в среде изопропилового спирта. Смешивание компонентов шихты в виде субмикронных порошков в изопропиловом спирте позволяет получить максимально однородную смесь. Это предотвращает образование агломератов из субмикронных частиц кремния и их коалесценцию в процессе синтеза и таким образом обеспечивает получение композиции с удельной поверхностью 4-6 м²/г на стадии синтеза с однородным распределением оксидной фазы. Высокая химическая активность тонкодисперсного порошка кремния, позволяет провести синтез композиций на основе альфа-фазы Si₃N₄ в низкотемпературном режиме и предотвратить спекание синтезированного материала.

В полученных композициях преобладают частицы равноосной формы размером менее 2 мкм, которые объединены в конгломераты оксидной составляющей. Оксидная фаза композиционных порошков в зависимости от использованных оксидов и условий синтеза, может быть представлена силикатами иттербия Yb₂SiO₅, Yb₂Si₂O₇, оксинитридом иттербия-кремния Yb₄Si₂N₂O₇ и одним или несколькими следующими соединениями лютеция и скандия: силикатами лютеция, скандия Lu₂SiO₅, Lu₂Si₂O₇, Sc₂SiO₅, Sc₂Si₂O₇ и оксинитридом лютеция-кремния Lu₄Si₂N₂O₇.

Во всех случаях продукт синтеза представляет собой мягкий или хрупкий спек, состоящий из агломерированных частиц. Для получения тонкодисперсного порошка, спек подвергают дезагломерации и, при необходимости, классификации.

Пример 1. Компоненты шихты, состоящей из 25 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 12 м²/г, 65 мас. % порошка нитрида кремния с удельной поверхностью 8 м²/г и 10 мас. % оксида скандия помещают в барабан с шарами. Затем в барабан добавляют изопропиловый спирт в объемном количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляют в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 3 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена силикатом скандия ScSi₂O₅.

Пример 2. Компоненты шихты, состоящей из 22 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 10 м²/г, 56 мас. % порошка нитрида кремния с удельной поверхностью 8 м²/г, 20 мас. % оксида иттербия и 2 мас. % двуокиси титана с удельной поверхностью 10 м²/г помещают в барабан с шарами. Затем в барабан добавляется изопропиловый спирт в объемном количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляют в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 2 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена дисиликатом иттербия Yb₂Si₂O₇ и оксинитридом иттербия кремния Yb₄Si₂N₂O₇.

Пример 3. Компоненты шихты, состоящей из 30 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 8 м²/г, 64,5 мас. % порошка нитрида кремния с удельной поверхностью 10 м²/г, 5 мас. % оксида скандия и 0,5 мас. % оксида хрома с удельной поверхностью 14 м²/г помещают в барабан с шарами. Затем в барабан добавляется изопропиловый спирт в объемном количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляется в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 4 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена силикатом и дисиликатом скандия Sc₂SiO₅, Sc₂Si₂O₇.

Пример 4. Компоненты шихты состоящей из 20 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 10 м²/г, 30 мас. % порошка нитрида кремния с удельной поверхностью 8 м²/г, 37 мас. % продукта синтеза (композиционного порошка общего состава Si₃N₄-Lu-O-N с содержанием оксида лютеция 16 мас. %, 12 мас. % оксида лютеция и 1,0 мас. % оксида циркония с удельной поверхностью 20 м²/г помещают в барабан с шарами. Общее содержание оксида лютеция в смеси составляет 17,92 мас. %. Затем в барабан добавляется изопропиловый спирт в объемном количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляется в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 3 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена дисиликатом лютеция Lu₂Si₂O₇ и оксинитридом лютеция кремния Lu₄Si₂N₂O₇.

Пример 5. Компоненты шихты состоящей из 15 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 12 м²/г, 75 мас. % композиционного порошка общего состава Si₃N₄-Yb-O-N с содержанием оксида иттербия 14 мас. %, 8 мас. % оксида иттербия и 2,0 мас. % оксида циркония с удельной поверхностью 15 м²/г помещают в барабан с шарами. Общее содержание оксида иттербия в смеси составляет 18,5 мас. %. Затем в барабан добавляется изопропиловый спирт в объемном количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляется в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 4 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена силикатом Yb₂SiO₅, дисиликатом иттербия Yb₂Si₂O₇ и оксинитридом иттербия кремния Yb₄Si₂N₂O₇.

Пример 6. Компоненты шихты состоящей из 18 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 9 м²/г, 40 мас. % порошка нитрида кремния с удельной поверхностью 8 м²/г, 30 мас. % композиционного порошка общего состава Si₃N₄-Lu-O-N с содержанием оксида лютеция 12 мас. %., 10 мас. % оксида лютеция и 2,0 мас. % оксида хрома с удельной поверхностью 18 м²/г помещают в барабан с шарами. Общее содержание оксида лютеция в смеси составляет 13,6 мас. %. Затем в барабан добавляется изопропиловый спирт в количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляется в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 2 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена силикатом Lu₂SiO₅ и дисиликатом лютеция Lu₂Si₂O₇ и оксинитридом лютеция кремния Lu₄Si₂N₂O₇.

Пример 7. Компоненты шихты состоящей из 28 мас. % порошка кремния с удельной поверхностью 8 м²/г, 50 мас. % порошка нитрида кремния с удельной поверхностью 8 м²/г 20 мас. % оксида лютеция и 2,0 мас. %. оксида титана с удельной поверхностью 15 м²/г, помещают в барабан с шарами. Затем в барабан добавляется изопропиловый спирт в количестве 1,0 от веса шихты, барабан герметизируется. Смешивание осуществляется в шаровой мельнице в течение 60 мин. После смешивания пульпу отделяют от шаров с помощью крупноячеистого сита и сушат. После сушки шихту дезагломерируют. Полученную смесь загружают на графитовую лодочку. Лодочку с реакционной смесью помещают в реактор СВС. Реактор герметизируют, продувают азотом для удаления кислорода воздуха из объема реактора, заполняют азотом до давления 2 МПа и инициируют горение путем подачи электрического импульса тока на смесь через вольфрамовую спираль с последующим синтезом в режиме горения. После окончания синтеза и охлаждения спека, из реактора сбрасывают остаточное давление, открывают его и извлекают спек на основе нитрида кремния. Спек представляет собой пористый, легко разрушаемый, хрупкий материал белого цвета, в котором оксидная фаза представлена силикатом Lu₂SiO₅ и оксинитридом лютеция кремния Lu₄Si₂N₂O₇.

Таким образом, предлагаемый способ получения метастабильных композиционных порошков на основе α-Si₃N₄, полученных методом СВС, является одним из возможных путей повышения высокотемпературной прочности керамики. Короткое время фазового α→β перехода во время горячего прессования позволяет уплотнить исходную заготовку, сформировать однородную, мелкозернистую самоармированную микроструктуру керамики, но недостаточно для роста зерен бета-фазы. Использование композиций α-Si₃N₄-R-O-N позволяет получить тонкоструктурную керамику, основу которой составляет бета-модификация нитрида кремния. Полученный материал имеет более высокие прочностные высокотемпературные свойства по сравнению с традиционной нитридкремниевой керамикой на основе α-Si₃N₄ (СВС).

Изобретение относится к получению тугоплавких неорганических соединений, которые могут быть использованы в качестве исходного сырья для изготовления конструкционной и функциональной керамики высокой твердости, износостойкости и высокотемпературной прочности, в автомобильной и авиационной промышленности для производства элементов двигателей внутреннего сгорания, футеровки камер сгорания, сепараторов высокотемпературных подшипников, лопаток турбин, в машиностроении для производства подшипников скольжения и качения, пары трения. Способ получения композиционных порошков на основе альфа-фазы нитрида кремния методом СВС включает приготовление смеси порошков кремния, альфа-фазы нитрида кремния и спекающей добавки, помещение полученной смеси в замкнутый СВС-реактор, заполнение реактора азотом до давления 2 МПа, или 3 МПа, или 4 МПа, локальное воспламенение смеси и синтез в режиме горения под давлением азота с последующим извлечением целевого продукта. При этом в качестве разбавителя используют альфа-фазу нитрида кремния и/или продукт синтеза состава альфа-Si₃N₄-R-O-N, где R - Yb, Lu, Sc. Содержание альфа-фазы нитрида кремния в смеси составляет 50-75 мас. %, а содержание кремния 15-30 мас. %. В качестве спекающей добавки используют оксид иттербия, или лютеция, или скандия в количестве 5-20 мас. %. Приготовление смеси порошков осуществляют в среде изопропилового спирта с последующем высушиванием смеси. Изобретение позволяет получить активные к спеканию, метастабильные композиционные порошки для последующего получения методом горячего прессования беспористой мелкозернистой нитрид-кремниевой керамики, сохраняющей высокую прочность до 1700°С. 1 з.п. ф-лы, 7 пр.

1. Способ получения композиционных порошков на основе альфа-фазы нитрида кремния методом СВС, включающий приготовление смеси порошков кремния, альфа-фазы нитрида кремния и спекающей добавки, помещение полученной смеси в замкнутый СВС-реактор, заполнение реактора азотом до давления 2 МПа, 3 МПа или 4 МПа, локальное воспламенение смеси и синтез в режиме горения под давлением азота с последующим извлечением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве разбавителя используют альфа-фазу нитрида кремния и/или продукт синтеза состава альфа-Si₃N₄-R-O-N, где R - Yb, Lu, Sc, при этом содержание альфа-фазы нитрида кремния в смеси составляет 50-75 мас. %, а содержание кремния 15-30 мас. %, в качестве спекающей добавки используют оксид иттербия, или лютеция, или скандия в количестве 5-20 мас. %, а приготовление смеси порошков осуществляют в среде изопропилового спирта с последующим высушиванием смеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в состав реакционной смеси вводят катализатор кристаллизации силикатов из ряда TiO₂, Cr₂O₃, ZrO₂ в количестве 0,5-2 мас. % с удельной поверхностью не менее 10 м²/г.