Synthesis of composite of silicon nitride, aluminium nitride, zirconium nitride from complex ferroalloy – ferro-aluminium-silicon-zirconium by nitriding in combustion mode

Abstract

В работе приведены результаты исследований получения композиционного материала, содержащего нитрид кремния, нитрид циркония и нитрид алюминия, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) азотированием ферросплава ферроалюмосиликоциркония. Представлены результаты исследования влияния давления азота, дисперсности, плотности исходного порошка ферроалюмосиликоциркония и диаметра образцов на количество поглощенного азота, скоростные и температурные характеристики горения в атмосфере азота. Показано, что при увеличении давления количество поглощенного азота, скорость горения и температура горения возрастают. При повышении плотности исходного порошка уменьшается количество поглощенного азота, скорость и температура горения. Увеличение диаметра исходных образцов, состоящих из порошка ферросплава, не приводит к значительному изменению количества поглощенного азота, при этом скорость горения падает и возрастает температура синтеза. Изменение дисперсности исходного ферроалюмосиликоциркония не влияет в значительной степени на изменение количества поглощенного азота, скорости и температуры горения. Выявлено, что распространение фронта волны горения по образцу в атмосфере азота проходит в нестационарном режиме, и полученные композиты имеют макро неоднородную структуру. Установлены оптимальные условия азотирования ферроалюмосиликоциркония: давление азота, диаметр исходного образца, дисперсность и плотность исходного порошка. Выявлены критические параметры азотирования ферроалюмосиликоциркония методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, при которых удается реализовать формирование и продвижение фронта волны горения в исходном ферросплаве. Приведены вероятные реакции азотирования исходного материала в волне горения. Определен фазовый состав продуктов азотирования ферроалюмосиликоциркония методом рентгеннофазового анализа. Получен композиционный материал, содержащий нитрид кремния, нитрид алюминия и нитрид циркония.