IMGW91

100

I mota Si w atmosferze argonu. Proszki SijN^SiC otrzymuje się, stosując almosfe-_ argonu i małą zawartość NHj. Zawartość SiC w kompozycie kontroluje ilość NH» w czasie reakcji. Celem ułatwienia procesu spiekania do mieszaniny SiWSiC dodaje się 8% wag. Y;Oj.

Właściwości wytrzymałościowe nanokompozytów typu SijN/SiC zestawiono na rys. 8.12. Krytyczny współczynnik intensywności naprężeń, K_k, wzrasta z -5 MPa • m¹'¹ dla SijN* do 6 MPa • m'^cdla Si»N«/SiC(> 10% obj.). Wytrzymałość na zginanie wzrasta odpowiednio z 0,9 GPa do 1,1 GPa. Wytworzenie wydłużonych ziaren fazy p-Si,Ną gwarantuje osiągnięcie wartości Kk. które wynosi 7,5 MPa • m^IQ.

Właściwości mechaniczne kompozytu Si.WSiC zależą od składu chemicznego materiału, wielkości ziaren i sposobu rozmieszczenia fazy Y3O3 w matrycy po procesie spiekania. W materiale nanokompozytowym SijN^SiC stwierdzono obecność następujących faz międzyziamowych: Y^iAr YjSiOi oraz YsN(SiO.»K Na granicy ziaren Si>NVSi\N₄ i SijN^/SiC zaobserwowano także ślady fazy amorficznej.

Badania wpływu wielkości ziaren węglika krzemu na właściwości wytrzymałościowe nanokompozytu Si)H«/20S obj. SiC wykazały, że dla d*c = 30 nm parametr wytrzymałości R, wynosi 1,68 GPa. Wartość ta jest wyższa o 26% w porównaniu z kompozytem, w którym ziarna SiC są wielkości 270 nm (tab. 8.12). Jednym z powodów tak wyraźnego wzrostu wytrzymałości jest deaglomeracja węglika krzemu.

Tabela 8.12

Wpływ wielkości ziaren SiC na twardość HV. wytrzymałość na zginanie R, oraz krytyczny współczynnik intensywności naprężeń K* nanoknmpo/ytowcj ceramiki typu SijN^SiC w porównaniu z ceramiką Si_vN, 119]

Właściwości	SijNł	Si,N*/SłC	Si,NVSiC
d (SiC] (nm)	i	30	270
HV (GPa)	14,4	16.6	15.8
średnic R, (MPa)	1200	1680	1335
Ku (MPa • m^w)	6.7	55	5.0

1

Nanokoan pożyty na bazie TiN

Właściwości nowoczesnej ceramiki azotkowej w dużym stopniu zależą od wielkości ziaren materiału po procesie spiekania. Przykładowo, materiały takie jak TiN, OrN, Tii-.AI.N charakteryzuje twardość rzędu HV~20+30 GPa. Natomiast supertwarde materiały mają twardość większą od 40 GPa (BN - HV = 47 GPa. diament - HV = 704-100 GPa).

Rozważania teoretyczne i prace doświadczalne w zakresie projektowania nowoczesnych nanokompozytów typu TiN/tt-SijN* WaN/a-SijN* i VN/a-SijN« doprowadziły do opracowania nowoczesnych cienkowarstwowych materiałów inżynierskich, charakteryzujących się twardością powyżej 50 GPa (rys. 8.17) (2,22).