Тонкокерамические материалы

Синтезированный композит Si₃N₄+Al₂O₃

Изделия из тонкокерамических материалов

Типичный пример тонкокерамического спеченного материала для износостойких деталей. Высокоскоростное спекание сводит к минимуму рост зерен исходных материалов и обеспечивает спекание материала с очень высокой относительной плотностью от 99% до 100% и высокой твердостью более чем 20 ГПа с присутствием небольшого количества микропор или неравномерностью спекания. Такое спекание под давлением позволяет осуществлять непосредственное спекание от порошков до размеров близких к изначально заданным размерам изделия с помощью кольцевых или цилиндрических матриц, что позволяет полностью исключить процесс формования зерен в изделии. Спеченные детали имеют готовые допуски от 0,2 до 0,3 мм и демонстрируют высокую точность и высокую плотность. Условиями спекания были: давление от 30 до 50 МПа, температуры спекания от 1400°С до 1600°С и время повышения / выдержки температуры спекания от 15 до 20 минут.

Высокоплотный спеченный карбид кремния SiC

РЭМ микрофотографии протравленной поверхности (слева) и поверхности разрушения (справа) спеченного композита из высокочистого SiC

Плотность ультрадисперсного порошка карбида кремния (SiC) с чистотой 99%, полученного традиционными способами спекания и не содержащего спекающих добавок была ограничена 92% или 93%. В этом примере плотность достигла более 99% от теоретической плотности благодаря высокотемпературному искровому плазменному спеканию при температуре 2400°C; и с временем повышения/выдержки температуры всего 7 минут. Новая технология ИПС позволяет получать композиты с лучшими механическими свойствами, чем материалы, которые обработанные обычными методами спекания. Микротвёрдость по Виккерсу и вязкость разрушения составляли 28,6 ГПа и 4,7 МПа/м^1/2, соответственно. Поры или рост зерен не были обнаружены. РЭM исследование поверхности излома показало трансгранулярные переломы, что указывает на сильное межкристаллическое сцепление.