Шихта для изготовления изделий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п)975686(23) Приоритет -Опубликовано 211182. Бюллетень Мо 43Дата опубликования описания 23. 11,82 11 М К 3 С 04 В 35/56 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к получению методом реакционного спекания карбидокремниевых изделий, которые могут быть использованы в керамической провишленности, в черной и цветной металлургии, а также в лазерной технике в качестве основы зеркал.Сущность процесса реакционного спекания заключается в пропитке расплавленным кремнием или его парами пористой заготовки из карбида кремния и графита или только иэ графита. Уплотнение материала осуществляется за счет образования в результате химической реакции 51+С =51 Сн вторичного карбида кремния (51 С ), заполняющего поры и цементирующегочастицы первичного 51 СИзвестна шихта для получения композиционного материала, состоящая из порошка углерода и;термореактивной смолы. Сформированную из такой шихты заготовку спекают при невысоких температурах и затем пропитывают парами кремния в интервале температур 2100-2400 оС в среде аргона 1 .Однако применение шихты указанного состава может привести к неполному силицированию заготовки и наличию в материале непрореагировавшего свободного углерода, что во многих случаях является недопустимым, так какприводит к снижению свойства материИзвестна шихта, состоящая из мелкозернистого (10 мкм) порошка карбида кремния и 5-40 коллоидиого графита. Изделия, полученные из данной шихты, имеют плотность л 3,00 г/смз и предел прочности при изгибе4926 кг/см 123.Однако технология изготовления иэделий в данном случае достаточно трудоемка, так как включает в себя следующие операции: смешивание порошков в воде, сушку, размол смеси в органической жидкости, например изопропаноле или метилцеллюлозе, сушку и агломерирование В порошок с размером зерен ) 0,044 мм, Формование и обжиг при температуре 1 2000 С в присутствии паров расплавленногокремния.Наиболее близкой к изобретению является шихта для получения карбидокремниевых материалов, состоящая из 70-85 вес.в карбида кремния и 15- 30 вес,в нефтяного кокса (углерода).Изделия, полученные из шихты из- вестного состава, имеют плотность975686 Содержание компонентов, вес. 1 Г Г Состав шихты Предлагаемый 30 20 45 20 10 69 30 15 50 52 25 20 40 30 25 60 30 42 20 49 ф 5 0,5 30 20 Известный 70 30 3,00-3,10 г/см; пористость 1-2;коэффициент теплопроводности при 300 фС 80 Вт/(мК); коэффициент термического расширения в. интервале температур 20-1200 фС (4,0-4-3)фх 10град - л 3 Д5Однако такое значение КТР карбидокремниевого материала является достаточно высоким, что снижает эффективность применения материала в некоторых областях техники, в частности при изготовлении лазерных зеркал. Этот же недостаток присущ и всем приведенным аналогам. Целью изобретения является сниже- )5 ние коэффициента термического расширения карбидокремниевых изделий, полученных методом реакционного спекания.Указанная цель достигается тем, 20 что шихта для изготовления иэделий методом реакционного спекания, содержащая карбид кремния и углерод, дополнительно содержит карбид бора и нитрид кремния при следующем соот ,ношении компонентов, вес.: Смещение проводят в шаровой мельнице в течение 6 ч. 55В полученные шихты вводят 2 вес. связующего (каучука СКН) перемешиванием в шаровой мельнице в среде трихлорэтилена.После перемешивания шихты высушива ют на воздухе и протирают через сито с размером ячеек 600 мкм, Методом гидростатического прессования при давлении 1500 кг/см формуют диски диаметром 120-150 мм и высотой 60-80 мм. 65 Углерод 20-30Карбид бора 10-20Нитрид кремния 1-5Карбид кремния ОстальноеДополнительное введение в шихту 10-20 вес, карбида бора и 1-5 вес. нитрида кремния приводит к снижению коэффициента термического расширения материала готовых изделий.Экспериментально установлено, что введение в шихту более 20 вес. кар-. бида бора и 5 вес. нитрида кремния приводит к увеличению пористости изделий, что снижает теплопроводность и прочность материала, а менее 10 вес. ВФС и 1 вес.81 Ы 4 является4 неэффективным для достижения поставленной цели.П р и м е р. Из порошков карбида кремния крупностью 20-40 мкм; углерода (сажи), карбида бора с удельной поверхностью 4,2 м/г и нитрида кремния с удельной поверхностью 6,0 м/г готовят шихты составов, приведенных в табл,1, (составы 1-4 - согласно изобретению, сбставы 5-8 - с выходом за указанные выше пределы),аблица 1 В С 51 М 4 51 С Диски помещают в графитовые контейнеры и засыпают кристаллическим кремнием с размером частиц 0,5-2,0 мм. Спекание проводят в графитовой печи сопротивления в среде аргона при 2000 т 50 С в течение 1 ч,Полученные таким образом диски используют в качестве основы лазерных зеркал.В табл,2 приведены свойства материалов, полученных из предлагаемых и известного составов шихт.,С,106,гр д Коэффициент теплопроводности . Вт/(м Х) Прочностьна изгибб; кг/мм Состав шихты Предлагаемый 2,8 100 20 95 2,6 19 2,7 90 18 2,8 95 20 2,8 70 17 3,3 80 20 2,6 65 3,4 85 19 Известный 3,7 80 20 Шихта для изготовления иэделийметодом реакционного спекания, .соСоставитель Н.Соболева Техред М.тепер Корректор С,Шекмар Редактор Л.Лукач Заказ 8923/38 Тираж 641 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из табл.2, значения коэфО держащая карбид кремния и углерод,фициентов термического расширения о т л и ч а ю ш а я с я тем чтотем, что, сматериалов, полученных из шихт пред- . целью снижения коэффициента термилагаемых составов, почти в 1,5 раза ческого расширения, она дополнительниже, чем у материалов, изготовлен- но содержит карбид бора и нитрид кремных из известной шихты. ния при следующем соотношении компоПредлагаемое техническое решение35нентов, вес,Ъ:позволяет получить карбидокремниевые Углерод20-30материалы методом реакционного спека- Карбид бора 10-20ния с КТР (2,6-2,8) .10-е град-, ис-Нитрид кремния 1-5пользование которых для изготовления Карбид кремния . Остальноеосновы лазерных зеркал сйособствует 4 фИстОчники информации,повышению их геометрической стабиль- принятые во внимание прн экспертизености, 1. Авторское свидетельство СССРВ 585145, кл. С 04 В 35/56, 1977.2. Патент СИА 9 4019913, кл. 106 Формула изобретения 45 44, опублик. 1979.3. Гнесин Г,Г. Карбидкремниевыематериалы. М., ф"Металлургияф, 1977,с. 140-141