СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИТРИДА КРЕМНИЯ Советский патент 1972 года по МПК C04B35/584 C22C29/00 

Изобретение относится к области иолучения изделий из нитрида кремния.

Известен способ .получения изделий из нитрида кремния путем горячего прессования нитрида кремния с добавкой, например, нитрида магния.

Для повышения прочности изделий предлагается способ иолучения изделий из нитрида кремния путем горячего прессования нитрида кремния, смешанного с волокнами углерода, покрытыми связующим материалом, сиособствуюш,им упрочнению связи между углеродом и нитридом 1кремния, но предотвраш,аюш,им реакцию взаимодействия между углеродом и нитридом кремния.

Связующий материал может состоять из одного или большего числа слоев. Волокна углерода используются для .повышения средней прочности получаемого изделия из нитрида «ремния. Однако если волокна не будут иметь покрытие, то они начнут реагировать с нитридом .кремния с образованием карбида кремния. При этом толщина слоя карбида кремния не поддается контролю, и по этой причине оказывает вредное влияние на благоприятное действие ВОлокон углерода. Предпочтительно волокна покрывать сначала .карбидом кремния, а затем - нитридом кремния. Пали-чие карбида кремния предотвращает реакц по взанмодействия между углеродом и

нитридом креминя вследствие создания слоя коитролируемой толщины (иредпочтительио около 1 мк), а нитрид кремния образует требуемый материал для обеспечения связи между волокнами углерода и порошкообразным

нитридом кремния.

П р и м е р. Небольшие волокна углерода нарезают из пучка волокон углерода. Затем волокна углерода .помещают в тигель из огнеупор:ного материала и нагревают в вакууме

в обычной печи ири тем.пературе в диапазоне 1100-1400°С для очистки -волокон.

Далее изменяют атмосферу в печи, заменяя смесью метилтрихлорсилана и водорода для отложения слоя карбида кремния иа

волокнах углерода. Температуру утанавли.вают иа уровне 1450°С. Применяя указанную атмосферу, осуществляют отложение карб}да кремния со скоростью 0,5 мм1час. Отложение продолжают до тех пор, пока не бу;ет

2 мк, предпочтительно 1 мк. Затем атмосферу заменяют смесью силана и аммиака в избыточном количестве водорода с целью отложения слоя нитрида кремния. Применяя такую атмосферу и поддерживая температуру лечи на уровне 1000°С, производят отложение покрытия нитрида кремния со скоростью

100 А/мин. Процесс отложения продолжают до тех пор, нОКа не будет создан слой нитрида кремния толщиной 1 мк на углеродных волокнах, покрытых карбидом кремния. Покрытые частички перемешивают с нитридом кремния в форме порошка и подвергают горячему прессованию для получения изделия из .нитрида кремния; при этом средняя лрочность изделия на излом повышается. Полоса рассеивания величин .прочности на излом значительно сужается ,в случае углеродных волокон, покрытых карбидом кремния и нитридом кремния.

По одному варианту покрытие наносят «а волокна, находяшиеся в пучке, .которые лишь после этого нарезаются на волокна. Такой прием является удовлетворительным, хотя концевые срезы волокон оказываются без покрытия. При другом варианте для покрытия волокон углерода применяют один слой карбида кремния. После этого нокрытые волокна смеши-вают с пороишообразным нитридом кремния и подвергают горячему прессованию для получения изделия из нитрида кремния.

Среднее значение .прочности на нзлом у такого изделия уменьшается по сравнени 0 с изделием, углеродные волокна которого были покрыты двумя слоями ннтрида кремния и карбида .кремния. Разброс з}1аче11ий величин нрачности на излом у ряда изделий, содержащих волокна, покрытые одним карбидом

кремния, оказывается меньшим по сравнению с известными изделиями, не содержащими волокон углерода.

Можно использовать другие огнеупорные 5 материалы, заменяющие карбид кремния, на:иример .карбид бора, нитрид бора, диборид циркония и диборид титана. Однако применение этих материалов зависит от темнературы, при которой готовое изделие из нитрида крем0 ння будет находиться в экснлуатации. Таким образом, для рабочих температур превыщающих 100°С можно использовать лищь карбид кремния; при температурах до 1000°С - карбид бора, диборид цир.кония и днборид тита5 на; при температуре ниже 700°С - нитрид бора.

Предмет изобретения

.1. Способ получення изделий из нитрида 0 кремния путем горячего прессования нитрида кремния, смешанного с добавкой, отличаюишйся тем, что, с целью .повыщения прочности изделия, в качестве добавки используют углеродные волокна, покрытые связующим 5 материалом.

2. Способ по п. ,-отличающийся тем, что в качестве связующего материала используют, например, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, диборид циркония, диборид тигана. 0 3. Онособ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что толщина слоя карбида кремння находится в пределах от 0,1 до 2 мк.

4.Способ по п;п. 1 и 2, отличающийся тем, что слой нитрида кремния имеет толщину до

5 1 мк.

5.Способ по нн. 1 и 2, отличающийся тем, что связующим материалом служит слой карбида кремния совместно со слоем нитрида кремния.