Горячепрессованные многофункциональные керамические материалы на основе ковалентных соединений

Abstract

Изучены прочностные и электрофизические свойства горячепрессованных материалов на основе ковалентных соединений Si₃N₄, SiC, В₄С в зависимости от состава материалов. Получен плотный керамический материал системы Si₃N₄–MgO–3%TiN–1,7%Mo, сочетающий высокую прочность и низкое электросопротивление, и пригодный для использования в качестве нагревательных элементов. Установлено, что в материалах системы SiC–В₄С–ТiC при увеличении содержания TiС до 10,1% удельное электросопротивление снижается до 7 × 10⁻² Ом·м, прочность изменяется незначительно, а вязкость разрушения (K1c) возрастает до 3,8 МПа·м¹/². Разработанный материал пригоден для использования в качестве фильер для получения базальтовых волокон. Показано, что в керамическом материале, полученном горячим прессованием с реакционным спеканием системы В₄С–TiH₂, увеличение содержания TiH₂ до 9% приводит к снижению твердости на 16%, удельного электросопротивления на порядок до 2,7 × 10⁻² Ом·м, мало влияет на Rbm = 480–500 МПа, повышает K1c с 3,8 МПа·м¹/² до 6,0 МПа·м¹/², а коэффициент термического расширения с 2,7 × 10⁻⁶/К до 5,2 × 10⁻⁶/К.

Вивчена міцність та електрофізичні властивості гарячепресованих матеріалів на основі ковалентних сполук Si₃N₄, SiC, В₄С в залежності від складу материалів. Отриманий щільний керамічний матеріал системи Si₃N₄–MgO–3% TiN–1,7% Mo, який поєднує високу міцність та низький електроопір, і придатний для використання в якості нагрівних елементів. Встановлено, що в матеріалах системи SiC–В₄С–ТiC при збільшенні вмісту TiС до 10,1% питомий електроопір знижується до 7 × 10⁻² Ом·м, міцність змінюється незначно, а в’язкість руйнування (K1c) зростає до 3,8 МПа·м¹/². Розроблений матеріал придатний для використання в якості фільєр для отримання базальтових волокон. Показано, що в керамічному матеріалі, отриманому гарячим пресуванням з реакційним спіканням системи В₄С–TiH₂, збільшення вмісту TiH₂ до 9% приводить до зниження твердості на 16%, питомого електроопору на порядок до 2,7 × 10⁻² Ом·м, мало впливає на Rbm = 480–500 МПа, підвищує K1c з 3,8 МПа·м¹/² до 6,0 МПа·м¹/², а коефіцієнт термічного розширения з 2,7 × 10⁻⁶/К до 5,2 × 10⁻⁶/К.

The strength and electrical properties of hot-pressed materials based on covalent compounds Si₃N₄, SiC, В₄С depending on the composition of materials has been studied. Was received a dense ceramic material of Si₃N₄–MgO–3% TiN–1,7% Mo system, which combines high strength and low electrical resistance, and suitable for use as heating elements. Was established that in the material of SiC–В₄С–ТiC system with increases of content TiC up to 10,1% the resistivity decreases to 7 × 10⁻² Ohm·m, the strength varies slightly, and fracture toughness (K1c) increases to 3.8 MPa·m¹/². Developed material is suitable for use as a die to produce basalt fibers. It is shown that the ceramic material obtained by hot pressing with the reaction sintering of В₄С–TiH₂, increase of TiH₂ up to 9% leads to a decrease of hardness on 16%, the resistivity on the order of up to 2,7 × 10⁻² Ohm·m, has little effect on Rbm = 480–500 MPa, increases K1c from 3,8 MPa·m¹/² up to 6,0 MPa·m¹/², and the coefficient of thermal expansion from 2,7 × 10⁻⁶/K to 5,2 × 10⁻⁶/K.