Способ соединения горячепрессованных материалов на основе нитрида кремния

10 МПа происходит, интенсивное азотирование кремния в режиме горения с температурным всплеском, достигающим 2000-2500 С. При этом температура возгорания свободного кремния определяется давлением азота.В табл . приведена зависимость температуры возгорания кремния от давления азота,10 При механическом контакте двух поверхностей за счет сверхскоростного нагрева на границе контакта происходит соединение поверхностенпри этом в месте контакта образуется газонепроницаемый шов, Наличие постепенно увеличивающегося усилия сжатия соединяемых поверхностей обеспечивает образование плотного однородного материала в зоне контакта. Возникновение усилия сжатия происходитевследствие прекращения давления газа на соединяемые поверхности при сохранении давления на свободные поверх ности, поскольку доступ азота на границу раздела прекращается, а всестороннее изостатическое сжатие сохраняется.Дальнейшая изотермическая выдержка при температуре возгорания свобоцного кремния или несколько вьгде до 1500 С), под высоким давлением азота обеспечивает доуплотнение как матричного материала, так и эоны соедине 35 ння изделий, В результате получается абсолютно однородная конструкция.Способ осуществляют следующим образом.40Изделия изготавливают методом горячего прессования. Соединяемые изделия накладывают одно на другое пред" варительно отшлифованными поверхностями, помещают в тигле в рабочую зону газостата или печи высокого давления, откачивают воздух до вакуума 10 ат, затем компрессорами нагнетают азот до давления 10-200 МПа,послечего включают нагреватели. Нагрев осуществляют со скоростью 10 о С/с до 1300-1500 фС, иэотермическую выдержку осуществляют в течение 1 ч, охлаждают изделия вместе с газостатом или печью, затем стравливают азот и вы 55 нимают монолитную конструкцию. Нагрев выше 1400 С проводится для доуплотнения материала как в шве так и в матрице, хотя для соединения изделий дос.аточен температурныи интервал 1300-1400 С.П р и м е р 1 . Проводят соединение двух образцов нитридокремниевой керамики (38,2 Е Б 11 + 107. 1 Ор + + 1,8 А 1 0),полученных методом горячего прессования, с последующей шлифовкой для получения требуемого размера,Образцы накладывают один на другой, помещают в тигель, которыйвставляют в рабочую зону гаэостата.Из рабочей зоны откачивают воздух-Эдо вакуума 10 ат, после чего компрессорами нагнетают азот до давления100 МПа и включают нагреватели. Нагрев осуцествляют со скоростью О С,/сдо 1450 С с изотермической выдержкойв течение 1 ч, После этого со скооростью 1 О С/с осуществляют охлаждение до комнатной температуры и стравливают азот, Вынутые из рабочей зоныобразцы представляют собой монолитныйматериал, что подтверждено исследованиями на оптическом и растровомэлектронном микроскопах, микрорентгеноспектральном анализаторе.П р и м е р 2. С тем же материаломпроводят те же операции в установленной последовательности, но азотв газостат нагнетают до давления200 МПа и нагрев проводят до 1300 Сс последующей иэотермической вьтдержкой в течение 1 ч, В результате получают монолитную конструкцию.П р и м е р 3, С тем же материалом проводят те же операции, но теперь в печи высокого давленця. Азот фв печь нагнетают до давления 10 МПаи осуществляют нагрев до 1500 С с последующей изотермической выдержкой втечение 1 ч. В результате также получают монолитную конструкцию,Сопоставление условий реализации известного и предлагаемого способов позволяет сравнить их экономичность,В табл.2 приведены условия реализации известного и предлагаемого способов.В зависимости от типа соединяемых изделий степень экономии отличается однако отсутствие необходимости в полировке соединяемых поверхностей, изготовлении оболочки значительно снижают стоимость процесса. Кроме того, нагрев до меньших температур иДавление азотаМПаТемпература возгорания кремния, С 50 . 100 150 2001380 1350 1320 300 возгорания Т а б л и ц а 2 Параметры Способ Известный Предлагаемый Давление,МПаТемпература, СИзготовлениеоболочкиПолировкасоединяемыхповерхностей 30001800 Требует- ся 10-2001300-1500Не требуется Требуется Не требуется Составитель Е.10 динаТехред М,Дидык Корректор Т.Палий Редактор И.Петроваг Заказ 1121 Тираж 437 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10 1647936 снижение более чем на порядок необ-, мых поверхностей, сборку и нагрев ходимого давления обуславливает умень- под давлением с изотермической выщение расхода электроэнергии на этидержкой в течение 1 ч, о т л и ч а юцели. щ и й с.я тем, что, с целью упрощения технологического процесса при од- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я новременной возможности соединенияСпособ соединения горячепрессован- сложнопрофильных изделий, нагрев ве-ных материалов на основе нитрида дут до 1300-500 С под давлением0 кремния включающий шлифовку соединяе азота 10-200 МПа.