Высокотемпературное спекание композитных порошков Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

При последующих операциях отжига принципиальных изменений в структуре не происходит (фазовый состав не меняется). При циклических воздействиях температуры измельчается зерно, что не приводит к уменьшению твердости. Тем не менее, твердость уменьшается. Как известно, в одинаковых структурах твердость будет меньше в той, в которой меньше углерода. Значит уменьшение твердости сплава при последующих отжигах связано с уменьшением содержания углерода.

Выдвинута и подтверждена теория, что после каждой термической обработки происходит измельчение зерна (зерно растет при увеличении температуры термообработки). При последующих четырех отжигах твердость не менялась. Микроструктура сплава после последнего шестого отжига представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Микроструктура исследуемого образца стали после шестого отжига при

температуре 770 0С. Увеличение 650х.

Если сравнить снимки на рисунках 1 и 2, то хорошо видно, что в структуре на последнем рисунке гораздо меньше темных перлитных зерен. Следовательно, в последней структуре углерода значительно меньше. Следует не забывать, что это микроструктура поверхностного слоя сплава, а не всего объема. Таким образом, подтверждается теория обезуглероживания поверхностного слоя сплава.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ СПЕКАНИЕ КОМПОЗИТНЫХ ПОРОШКОВ

Королева И.Л. студентка, Лоскутова А.Д.

Тамбовский государственный технический университет, [email protected]

DOI: 10.24411/9999-004A-2018-10044

Наиболее используемый в электронике карбид - это зеленый карбид кремния, поскольку он обладает ценными полупроводниковыми свойствами, а его высокая теплопроводность, высокое электрическое поле пробоя и высокая

плотность электрического тока делают его перспективным материалом для высокомощных устройств [1]. Кроме того, карбид кремния имеет очень низкий коэффициент теплового расширения и не испытывает фазовые переходы, из-за которых может произойти разрушение монокристаллов [2]. При этом зеленый карбид кремния имеет существенный недостаток - сложность получения. Изготовление зеленого карбида кремния очень трудоемкий процесс, требующий особых технических возможностей.

Кроме зеленого, получают черный карбид кремния, цвет которого связан с примесями железа. Его изготовление значительно проще, поэтому черный карбид кремния дешевле зеленого. Кроме того, черный карбид кремния менее тверд, но более прочен, чем зеленый. Его применяют в качестве абразива для обработки хрупких или мягких материалов. Электрофизические свойства черного карбида кремния уступают свойствам зеленого, но все же остаются на высоком уровне. На это стоит обратить особое внимание, т.е. черный карбид кремния является перспективным материалом так же и в области электроники.

Черный карбид кремния, в силу своих физических свойств, практически не прессуется. Наиболее логичным решением является изготовление композитного материала из черного карбида кремния и мягкого металла в качестве связующего вещества. Вторым компонентом выбрано железо, так как оно уже есть в составе черного карбида кремния.

Порошок железа плохо перемешивается с порошком карбида. Поэтому в пресс-форму порошки засыпали послойно с чередованием. Под давлением частицы железа деформируются и обволакивают частицы карбида кремния, устанавливая при этом молекулярные связи между компонентами [3](рис. 1).

а) б)

Рис.1 Композитный порошок железа и карбида кремния до (а) и после (б)

прессования.

Полученные методом прессования образцы спекли в муфельной печи при температуре 1100 °С. Температура спекания ориентирована на материал с наименьшей температурой плавления, в данном случае железо, и составляет ~0,7?пл. После спекания образцы остывали на воздухе до комнатной температуры. Далее проводились исследования зависимости удельного сопротивления полученного материала от температуры [4]. Для чистоты эксперимента было изготовлено и исследовано тем же методом 10 образцов.

Все полученные зависимости имели аналогичный вид незначительные погрешности. Усредненный график зависимости удельного сопротивления от температуры представлен на рис. 2.

р. Оы м 600

550 500 450 400 350

эоо1—.-,—i-.-

35 40 45 50 55 60 65 70 75 SO 85 90 95 100 105

t, °c

Рис. 2 Температурная зависимость удельного сопротивления композитного

сплава железо - карбид кремния.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что предложенная технология получения композитного сплава железо - карбид кремния полностью обоснована и не искажает электрофизических свойств готового материала.

Список литературы:

1. Королев А.П. Porous silicon is for environmental monitoring / А.П. Королев, М.В. Макарчук, Н.Б. Бадирова // В.И. Вернадский: устойчивое разви- тие регионов Материалы Международной научно-практической конферен- ции, 2016. - 159163 с.

2. Курбанов М.К., Билалов Б.А., Сафаралиев Т.К. Электропроводность полупроводниковых твердых растворов (SiC).x(AlN)x // Вестник ДГУ.В. Естественные науки. Махачкала. 2000.-С. 18-23.

3. Королев, А.П. Исследование электрофизических свойств композита железо -карбид вольфрама / А.П. Королев, А.Д. Лоскутова // Вестн. Тамб. гос. тех. ун-т. - 2017. - Т 23, №3 - С. 535 - 540.

4. Макарчук, М.В. Температурная зависимость электрофизических свойств образцов из монокристаллического и пористого кремния / М.В, Макарчук// Сборник материалов IV международной конференции «Многомасштабное моделирование структур, строение вещества, наноматериалы и нанотехнологии», Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого - 2017, - С. 79-80.