Синтез оксинитридных композитов при горении смеси ферросилиций – природный минерал – алюминий в азоте

Реализован направленный синтез оксинитридных композитов путем организации сопряженных процессов. В качестве основного (индуцирующего) процесса рассматривается взаимодействие ферросилиция с азотом в режиме горения. Фазовый состав продуктов сопряженных процессов определяется химическим и фазовым составом компонентов, добавляемых к ферросилицию перед проведением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Установлено влияние основных параметров синтеза на скорость горения, содержание азота, фазовый состав и морфологию продуктов синтеза. Показана химическая стадийность взаимодействия ферросилиция с добавками природных минералов (циркон, ильменит, шунгит) и алюминия в среде азота.
Фазовый состав продуктов определяется химическими превращениями в волне горения. Установлено, что введение алюминия способствует снижению либо устранению фазы Si$_2$N$_2$O в продуктах синтеза по мере увеличения содержания алюминия и получения композитов на основе твердого раствора Si$_3$N$_4$ (SiAlON). Микроструктура продуктов горения представлена сростками (5 $\div$ 10 мкм) мелких ограненных кристаллов, бесформенными образованиями и пластинчатыми кристаллами. Получены оксинитридные композиты с открытой пористостью 51.0 $\div$ 68.8%.