SU1684265A1 - Способ выбора оптимальных режимов термообработки керамики на основе нитрида кремни - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам выбора оптимальных режимов термообработки керамики на основе нитрида кремни . Целью изобретени   вл етс  упрощение выбора режимов термообработки, обеспечивающей повышение прочности и стойкости керамики к окислению. Дл  этого устанавливают зависимость прироста массы керамики при нагреве от температуры и времени. Температуру термообработки выбирают в интервале от точки перегиба на кривой температурной зависимости до температуры , превышающей ее на 50°С. Врем  нагрева выбирают по зависимости прироста массы от времени в интервале от точки перегиба кривой до времени, превышающего его на 30 мин. 4 ил,, 1 табл. ё

Description

Изобретение относитс  к способам термической обработки керамики, повышающим ее механические свойства и стойкость к окислению.

Цель изобретени  - упрощение выбора режимов термообработки, обеспечивающей повышение прочности и стойкости керамики к окислению.

Окисление по выбранному режиму позвол ет создать на поверхности керамики окисной слой, обладающий защитными свойствами, содержащий минимальное количество примесей и имеющий минимальную толщину благодар  этому не происходит растрескивание оксидного сло 

при охлаждении и прочность, повышающа с  за счет залечивани  поверхностных дефектов при окислении, не снижаетс  из- за образовани  трещин.

Увеличение времени выдержки свыше 0,5 ч после образовани  защитного сло  приводит к увеличению содержани  в этом слое всегда присутствующих примесей - ионов Са, Mg, Al, Fe и др. за счет их диффузии из внутренних слоев материала к поверхности . Это вызывает снижение в зкости оксидного сло  и образование в нем пор за счет газовыделени  при окислении StoN/i. Изменение температурного коэффициента линейного расширени  за счет увеличени 

О 00

ю о ел

содержани  в слое примесей может привести к его растрескиванию при охлаждении.

На фиг, 1, 2 приведены зависимости прироста массы реакционно спеченной керамики на основе нитрида кремни  марки НКККМ-84 при нагреве от температуры - термогравиметрическа  (фиг. 1) и от времени - кинетическа  (фиг, 2) кривые; на фиг, 3, 4 - зависимости прироста массы реакционно спеченной керамики на основе нитрида кремни  марки НКККМ-80 при нагреве от температуры - термогравиметрическа  (фиг. 3) и от времени - кинетическа  (фиг. 4) кривые.

Запись термогравиметрической кривой проводили на дериватографе со скоростью 15 град/мин (фиг. 1 и 3). При выбранной температуре проводили запись кинетической кривой методом периодического взвешивани  (фиг, 2 и 4).

Пределы прочности определ ли при трехточечном изгибе образцов при 20 и 800°С (800°С - как обычна  температурна  эксплуатации материала). Стойкость к окислению оценивали по приращению массы при 900°С за 3 ч. Температура 900°С выбрана как температура, при которой скорость окислени  обоих материалов велика и защитный слой на них не образуетс .

Полученные результаты сведены в таблицу .

П р и м е р 1. Образец из керамики НКККМ-80 подвергали термообработке при 1000°С и времени нагрева 45 мин. Предел прочности при рабочей температуре 20°С составил 200 МПа, а при 800°С - 250 МПа. Приращение массы на единицу площади образца составило менее1 0,2 х 10 кг/м за 3 ч при 900°С. Оксидный слой на поверхности керамики после охлаждени  сплошной, гладкий. Получены удовлетворительные результаты .

Другие примеры окислени  керамики по режимам, выбранным по предлагаемому способу, представлены в таблице.

Предлагаемый способ выбора оптимальных режимов термообработки  вл етс  универсальным и может быть применен

к любой керамике на основе нитрида кремни . Он позвол ет достаточно просто и точно определить минимальную температуру и врем  термообработки без проведени  многочисленных механических испытаний. Преимущество предлагаемого способа выбора режима термообработки по сравнению с известным техническим решением заключаетс  в том, что определить оптимальный

режим ожно путем проведени  всего двух экспериментов на двух образцах керамики малого размера. Дл  определени  температуры и времени термообработки, привод щей к достижению оптимальных свойств

керамики, по способу-прототипу необходимо провести 17 экспериментов и испытать 51 образец большего размера (при испытани х на прочность, в отличие от экспериментов по исследованию кинетики

окислени , приходитс  использовать не менее 3-х образцов на точку). Предлагаемый способ снижает затраты времени, материала и электроэнергии, позвол ет проводить процесс термообработки при минимально

возможных дл  образовани  защитного сло  температуре и времени выдержки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ выбора оптимальных режимов

   термообработки керамики на основе нитрида кремни  путем нагрева образцов на воздухе и измерени  физических характеристик, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  выбора режимов термообработки , обеспечивающей повышение прочности и стойкости керамики к окислению , на образцах устанавливают зависимость прироста массы керамики при нагреве от температуры и времени, температуру термообработки выбирают в интервале от точки перегиба кривой на установленной температурной зависимости до температуры, превышающей ее на 50°С, а врем  выдержки выбирают по зависимости прироста массы от времени в интервале от точки перегиба кривой установленной зависимости до времена, превышающего его на 30 мин.

   Am

   Предел чувствительности весов. ДЩ

   1025 °С

   10СО 1050 Т}°СО

   Фиг. I

   дт

   30

   МТжш

   Фиг. 2

   urn

   а вл«|- ;

   I иыи I интервал |

   I