СИНТЕЗ ДРІБНОДИСПЕРСНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ ПОРОШКІВ MoSi₂–Si₃N₄

Анотація

Досліджено закономірності твердофазного синтезу MoSi₂ при термообробці у вакуумі в інтервалі температур 1000–1400 °С порошкової суміші молібдену та нітриду кремнію як прекурсора. Рентгенофазовим аналізом встановлено, що твердофазна взаємодія починається при 1100 °С і протікає за механізмом реакційної дифузії в молібден високоактивного кремнію, який є продуктом розпаду Si₃N₄, з утворенням нижчих силіцидних фаз Mo₃Si і Mo₅Si₃. В інтервалі температур 1100–1300 °С відбувається перерозподіл фаз: вміст вихідних компонентів реакційних сумішей Mo та Si₃N₄ поступово зменшується, а вміст нижчих силіцидів молібдену зростає. Утворення MoSi₂ відбувається в in situ режимі при 1400 °С через послідовні стадії утворення нижчих силіцидних фаз. При цьому кінцевий продукт містить Mo₅Si₃, що пов’язано з браком кремнію внаслідок його випаровування при температурі вище 1200 °С. Це дозволило зробити висновок про необхідність введення у вихідну суміш надлишку нітриду кремнію у кількості 20% (мас.) для утворення гомогенної фази MoSi₂ та до 40% (мас.) ¾ для отримання двофазного композиційного порошку MoSi₂–Si₃N₄. Висока температура утворення MoSi₂, у порівнянні з традиційними методами синтезу з простих елементів, пояснюється низькою швидкістю утворення активного кремнію при дисоціації Si₃N₄. На основі встановлених особливостей твердофазної взаємодії у вакуумі порошкової суміші молібдену та нітриду кремнію як прекурсора запропоновано спосіб одержання композиційних порошків MoSi₂–Si₃N₄, який передбачає введення надлишку порошку Si₃N₄ у кількості 30 та 40% (мас.). Продуктами синтезу є агломеровані композиційні порошки з гомогенним розподілом фаз MoSi₂ і β-Si₃N₄. Фаза MoSi₂ характеризується капсульною структурою зі згладженою поверхнею. Синтезовані композиційні порошки призначені для виготовлення деталей та виробів із високими жаростійкістю та корозійною стійкістю при підвищених температурах.