RU2520171C1 - Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set - Google Patents

Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set Download PDF

Info

Publication number
RU2520171C1
RU2520171C1 RU2012144877/02A RU2012144877A RU2520171C1 RU 2520171 C1 RU2520171 C1 RU 2520171C1 RU 2012144877/02 A RU2012144877/02 A RU 2012144877/02A RU 2012144877 A RU2012144877 A RU 2012144877A RU 2520171 C1 RU2520171 C1 RU 2520171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
retort
annular recess
alloys
joints
Prior art date
Application number
RU2012144877/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012144877A (en
Inventor
Вячеслав Максимович Бушуев
Максим Вячеславович Бушуев
Андрей Николаевич Фалькович
Дмитрий Сергеевич Оболенский
Вадим Александрович Некрасов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов"
Priority to RU2012144877/02A priority Critical patent/RU2520171C1/en
Publication of RU2012144877A publication Critical patent/RU2012144877A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2520171C1 publication Critical patent/RU2520171C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: fusible gate is formed between retort parts of siliconising plant at butts on the side of its outer surface. Said fusible gate is formed in end recess while fusible gate material is composed by Si3N4-Si or Ti3SiC5-Ti Si2-Si, or TiSi2-Si.Said materials are produced by impregnating them or Si3N4-or mix of TiC and Ti, or Ti-based porous blanks formed at circular recess bottom to overlap the butt with the melt of silicon melt or its alloys with Cu and Al.
EFFECT: higher degree and homogeneity of siliconising, longer life.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области производства конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды.The invention relates to the field of production of structural materials operating under conditions of high thermal loading and an oxidizing environment.

Известен способ снижения проницаемости стыков между частями реторты в оснастке для силицирования изделий путем применения режима термоциклирования. В нем снижение проницаемости стыков осуществляется за счет конденсации в них паров кремния на стадиях промежуточного охлаждения [Перспективные материалы; №9а, 2010 г. с.122-126]. Способ не обеспечивает надежное снижение проницаемости стыков. Так, при превышении величины зазора в стыке 2 мм (а это может иметь место на отдельных участках стыка) конденсат паров кремния не удерживается в стыке и этот участок стыка остается проницаемым. Имеется также ограничение по температуре, до которой конденсат паров кремния удерживается в стыке.There is a method of reducing the permeability of joints between parts of a retort in a tool for siliconizing products by applying the thermal cycling mode. It reduces the permeability of the joints due to the condensation of silicon vapors in them at the stages of intermediate cooling [Promising materials; No. 9a, 2010, p. 122-126]. The method does not provide a reliable reduction in the permeability of joints. So, when the gap in the joint is exceeded 2 mm (and this may occur in some sections of the joint), the silicon vapor condensate is not retained in the joint and this joint section remains permeable. There is also a limitation on the temperature to which the silicon vapor condensate is held in the joint.

Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому эффекту является способ снижения проницаемости стыков между частями реторты в оснастке для силицирования изделий, включающий формирование в местах расположения стыков, со стороны ее наружной поверхности, плавкого затвора. При этом в качестве материала плавкого затвора используют стекло. Силицирование изделий в реторте, снижение, проницаемости стыков между частями которой осуществлено данным способом, проводится при сравнительно низкой температуре (1300-1400С°), более глубоком вакууме, но в отсутствии воздействия последнего, начиная с расплавления стекла (в этот период вакуумный насос отключают) [Г.В.Самсонов и др. Тугоплавкие покрытия. М. Мет-я, 1973, с.84-85].The closest in technical essence and the achieved effect is a method of reducing the permeability of joints between parts of a retort in a tool for siliconizing products, including the formation of a fusible shutter at the locations of the joints, on the side of its outer surface. In this case, glass is used as the fusible closure material. Siliconization of products in the retort, reduction of the permeability of joints between the parts of which is carried out by this method, is carried out at a relatively low temperature (1300-1400С °), a deeper vacuum, but in the absence of the latter, starting from the melting of the glass (during this period the vacuum pump is turned off) [G.V.Samsonov et al. Refractory coatings. M. Met-I, 1973, pp. 84-85].

Данный способ нельзя применить при силицировании, проводимом при более высоких температурах и при постоянно работающем вакуумном насосе. Необходимость же постоянной работы вакуумного насоса вызвана необходимостью удаления из реактора газов, постоянно выделяющихся из углеграфитовой футеровки.This method cannot be applied when silicification is carried out at higher temperatures and with a constantly operating vacuum pump. The need for continuous operation of the vacuum pump is caused by the need to remove from the reactor gases that are constantly released from the carbon-graphite lining.

Задачей изобретения является повышение вероятности получения воспроизводимых стабильно высоких результатов по степени и равномерности силицирования при сохранении высокого ресурса работы реторт и устройства для силицирования в целом.The objective of the invention is to increase the likelihood of obtaining reproducibly stable high results in the degree and uniformity of silicification while maintaining a high service life of the retorts and the device for siliconizing in general.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе снижения проницаемости стыков между частями реторты в оснастке для силицирования изделий, включающем формирование в местах расположения стыков, со стороны наружной поверхности реторты, плавкого затвора, в соответствии с заявленным способом, плавкий затвор формируют в кольцевом углублении, а в качестве материала плавкого затвора используют такие материалы, как материал состава Si3N4-Si или Ti3SiC5-Ti Si2-Si, или TiSi2-Si, получаемые путем пропитки расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al - установленных на дно кольцевого углубления с перекрытием стыка пористых заготовок на основе Si3N4 или смеси TiC и Ti, или Ti соответственно. Для упрощения способа пористые заготовки на основе Si3N4 или TiC-Ti, или Ti получают путем заполнения кольцевого углубления шликерной композицией на основе порошков указанных веществ и силоксанового связующего.The problem is solved due to the fact that in the known method of reducing the permeability of the joints between the parts of the retort in a tool for siliconizing products, including forming in the locations of the joints, on the side of the outer surface of the retort, a fuse, in accordance with the claimed method, a fuse is formed in an annular deepening, and as the material of the fusible closure using materials such as composition material Si 3 N 4 -Si or Ti 3 SiC 5 -Ti Si 2 -Si, or TiSi 2 -Si, obtained by impregnation with a melt of silicon or its alloy mi with Cu and Al - installed on the bottom of the annular recess with the overlap of the junction of porous preforms based on Si 3 N 4 or a mixture of TiC and Ti, or Ti, respectively. To simplify the method, porous preforms based on Si 3 N 4 or TiC-Ti, or Ti are obtained by filling the annular recess with a slip composition based on powders of these substances and a siloxane binder.

С этой же целью пропитку расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al производят непосредственно в процессе силицирования изделий.For the same purpose, impregnation with a molten silicon or its alloys with Cu and Al is carried out directly in the process of siliconizing products.

Для обеспечения качественной пропитки расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al путем уменьшения его карбидизации под воздействием углеродосодержащих реакторных газов кремний или его сплавы Cu и Al представляют собой отливки соответствующей формы.To ensure high-quality impregnation with a silicon melt or its alloys with Cu and Al by reducing its carbidization under the influence of carbon-containing reactor gases, silicon or its Cu and Al alloys are castings of the corresponding form.

С этой же целью пропитку расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al производят перед проведением процесса силицирования; при этом вакуумирование реторты в процессе силицирования производят через центральное отверстие, выполненное в ее крышке.For the same purpose, impregnation with a silicon melt or its alloys with Cu and Al is carried out before the siliconization process; in this case, the evacuation of the retort during silicification is carried out through a central hole made in its lid.

С целью упрощения способа и уменьшения при этом вероятности карбидизации кремния, кремний и его сплавы с Cu и Al представляют собой порошки; при этом на их основе готовится шликерная композиция, в которой используется силоксановое связующее.In order to simplify the method and reduce the likelihood of silicon carbidization, silicon and its alloys with Cu and Al are powders; however, based on them, a slip composition is prepared in which a siloxane binder is used.

Формирование плавкого затвора в кольцевом углублении создает предпосылки для его длительного функционирования при высоких температурах.The formation of a fusible valve in an annular recess creates the prerequisites for its long-term functioning at high temperatures.

Использование в качестве материала плавкого затвора таких материалов, как Si3N4-Si или Ti3SiC5-Ti Si2-Si, или TiSi2-Si, получаемых путем пропитки расплавом кремния - или его сплавами с Cu и Al - установленных на дно кольцевого углубления с перекрытием стыка пористых заготовок на основе Si3N4 или смеси TiC и Ti, или Ti, соответственно (или сформированных на дне кольцевого углубления), в совокупности с формированием плавкого затвора в кольцевом углублении, обеспечивает с одной стороны возможность его длительного функционирования при. высоких температурах, а именно: до 1600-1700°С, с другой стороны обеспечивает возможность его удаления за счет разложения на стадии выдержки при 1800-1850°С с возможным окончательным удалением из кольцевого углубления (перед процессом разборки садки) слесарным и/или химическим путем.The use of materials such as Si 3 N 4 -Si or Ti 3 SiC 5 -Ti Si 2 -Si, or TiSi 2 -Si, obtained by impregnation of a silicon melt — or its alloys with Cu and Al — installed on a fusible closure material the bottom of the annular recess with the overlap of the junction of porous preforms based on Si 3 N 4 or a mixture of TiC and Ti, or Ti, respectively (or formed at the bottom of the annular recess), together with the formation of a fusible closure in the annular recess, provides on the one hand the possibility of its long functioning at. high temperatures, namely: up to 1600-1700 ° С, on the other hand, provides the possibility of its removal due to decomposition at the holding stage at 1800-1850 ° С with possible final removal from the annular recess (before the disassembly of the charge) with metalwork and / or chemical by way.

Кроме того, обеспечивается не только длительное функционирование плавкого затвора, но и обеспечивается его низкая проницаемость. Достигается это в свою очередь за счет того, что расплав кремния находится в порах более термостойких, чем он, материалов, и поэтому процесс выпотевания его из пор протекает лишь при температурах выше 1700-1800°С в вакууме или тогда, когда пористый материал сам начинает разлагаться и поэтому не может удержать расплав кремния (прежде всего это относится к нитриду кремния, который в вакууме в отсутствии насыщенных паров кремния начинает разлагаться при температурах более 1500°С).In addition, not only the long-term functioning of the fusible shutter is ensured, but also its low permeability is ensured. This is achieved in turn due to the fact that the silicon melt is in the pores of materials that are more heat-resistant than it, and therefore the process of sweating it out of the pores proceeds only at temperatures above 1700-1800 ° C in vacuum or when the porous material itself begins decompose and therefore cannot retain the silicon melt (first of all, this refers to silicon nitride, which in vacuum in the absence of saturated silicon vapors begins to decompose at temperatures above 1500 ° C).

Разложение материалов плавкого затвора сдвигается в область более высоких температур, если они окружены продуктом их распада. Так, материал состава Si3N4-Si разлагается при давлении в реакторе ≤27 мм рт.ст. в интервале температур 1650-1700°С.The decomposition of fusible seal materials is shifted to higher temperatures if they are surrounded by their decay product. Thus, a material of the composition Si 3 N 4 -Si decomposes at a reactor pressure of ≤27 mm Hg. in the temperature range 1650-1700 ° C.

Удаление большей части материала плавкого затвора происходит на стадии выдержки в вакууме при 1800-1850°С.Removing most of the material of the fusible shutter occurs at the stage of exposure in vacuum at 1800-1850 ° C.

Так, при разложении Si3N4 образуется Si и N2 и, если бы не частичная карбидизация Si и Si3N4 под воздействием углеродсодержащих реакторных газов, то от материала плавкого затвора ничего бы не осталось.Thus, during the decomposition of Si 3 N 4 , Si and N 2 are formed and, if it were not for the partial carbidization of Si and Si 3 N 4 under the influence of carbon-containing reactor gases, then nothing would have remained of the fusible shutter material.

Что касается Ti3SiC5, то продуктами его разложения являются TiC и Si. Продуктами разложения TiSi2 являются Ti и Si. Карбид титана может быть удален из кольцевого углубления химическим путем (путем растворения в смеси плавиковой и азотной кислот на холоду), т.к. кольцевое углубление является герметичной химической емкостью.As for Ti 3 SiC 5 , the products of its decomposition are TiC and Si. The decomposition products of TiSi 2 are Ti and Si. Titanium carbide can be removed from the annular recess by chemical means (by dissolving in a mixture of hydrofluoric and nitric acids in the cold), because the annular recess is a sealed chemical container.

В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: возможность минимизации величины снятия пересыщенного состояния паров кремния в окрестности силицируемого изделия путем снижения проницаемости стыков между частями реторты, достигаемой за счет перекрытия их плавким затвором, при сохранении возможности разъединения после проведения режима силицирования, благодаря с одной стороны достаточно высокой термостойкости и низкой проницаемости материала плавкого затвора, а с другой стороны - возможности все-таки его разложения на завершающей стадии процесса силицирования, а именно на выдержке в вакууме при 1800-1850°С.In the new set of essential features, the object of the invention has a new property: the ability to minimize the removal of the supersaturated state of silicon vapors in the vicinity of the siliconized product by reducing the permeability of the joints between the parts of the retort, achieved by overlapping them with a fusible shutter, while maintaining the possibility of separation after the siliconizing regime, thanks to on the one hand, sufficiently high heat resistance and low permeability of the fusible seal material, and on the other hand, it is possible NOSTA nevertheless its decomposition in the final stage siliciding process, namely aging in a vacuum at 1800-1850 ° C.

Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: повышается вероятность получения воспроизводимых стабильно высоких результатов по степени и равномерности силицирования при сохранении высокого ресурса работы реторт и в целом устройства для силицирования.Thanks to the new property, the task is solved, namely: the likelihood of obtaining reproducible, stably high results in the degree and uniformity of silicification is increased while maintaining a high service life of the retorts and, in general, the siliconizing device.

Изобретение поясняется примерами выполнения и чертежами.The invention is illustrated by examples and drawings.

На фиг.1 изображен общий вид конструкции устройства для силицирования паро-жидкофазным методом.Figure 1 shows a General view of the design of the device for silicification by the vapor-liquid-phase method.

На фиг.2 - конструкция реторты, состоящая из 2-х частей, вокруг стыка между которыми выполнено кольцевое углубление под плавкий затвор.Figure 2 - design of the retort, consisting of 2 parts, around the junction between which is made an annular recess under the fuse.

На фиг.3 - пример схемы формирования плавкого затвора.Figure 3 is an example of a circuit for forming a fusible shutter.

На фиг.4, 5, 6 - примеры конструкции реторты, состоящей из 2-х частей, вокруг стыка между которыми выполнено кольцевое углубление, заполненное плавким затвором; на фиг.4 стык выполнен замковой формы, а на фиг.5, 6 - клиновидной.In Fig.4, 5, 6 - examples of the design of the retort, consisting of 2 parts, around the junction between which there is an annular recess filled with a fusible shutter; in Fig.4 the joint is made of a castle shape, and in Fig.5, 6 - wedge-shaped.

Устройство для силицирования изделий паро-жидкофазным методом содержит графитовые нагреватели 1, расположенные вокруг выполненной из нескольких частей 2а, 2б реторты 2 замкнутого объема для размещения в нем тиглей с кремнием и силицируемых изделий (на фиг.1 не показаны), водоохлаждаемый реактор 3 проточного типа, теплоизоляцию 4 из пористых углеграфитовых материалов и пневмо-газо-вакуумную систему (на фиг.1 не показана).A device for siliconizing products by the vapor-liquid-phase method contains graphite heaters 1 located around a closed volume retort 2 made of several parts 2a, 2b for placing silicon crucibles and siliconized products (not shown in Fig. 1), a water-cooled flow reactor 3 , thermal insulation 4 of porous carbon-graphite materials and a pneumatic-gas-vacuum system (not shown in Fig. 1).

На торце части 2б реторты 2, расположенной под стыком 5, выполнено предназначенное для формирования в нем плавкого затвора 6 кольцевое углубление 7 шириной 5-10 мм, низ и верх которого находятся соответственно ниже и выше уровня стыка 5, а материал реторт является непроницаемым для расплавов и растворов.At the end of part 2b of the retort 2, located under the junction 5, an annular recess 7 is made for forming a fusible shutter 6 in it 5-10 mm wide, the bottom and top of which are respectively lower and higher than the junction 5, and the retort material is impermeable to melts and solutions.

При этом кольцевое углубление 7 обращено в сторону, противоположную внутреннему объему реторты 2, а стык 5 выполнен либо замковой формы, в котором наиболее высоко расположенный от низа кольцевого углубления 7 участок 5а обращен в сторону внутреннего объема реторты 2 (фиг.4), либо стык 5 выполнен клиновидной формы (фиг.5), величина зазора в стыке 5 составляет 1-2 мм, а высота стыка 5-10÷30 мм.In this case, the annular recess 7 is turned to the side opposite to the inner volume of the retort 2, and the junction 5 is made either of a castle shape, in which the portion 5a located most high from the bottom of the annular recess 7 is facing the inner volume of the retort 2 (Fig. 4), or the junction 5 is made wedge-shaped (figure 5), the gap in the joint 5 is 1-2 mm, and the height of the joint 5-10 ÷ 30 mm

Снижение проницаемости стыков 5 между частями 2а и 2б реторты 2 в соответствии с заявленным способом в вышеописанном устройстве для силицирования паро-жидкофазным методом осуществляется следующим образом.The decrease in the permeability of the joints 5 between parts 2A and 2B of the retort 2 in accordance with the claimed method in the above-described device for silicification by the vapor-liquid-phase method is as follows.

В кольцевом углублении 7 формируют плавкий затвор 6. При этом в качестве материала плавкого затвора 6 используют такие материалы, как Si3N4-Si или Ti3SiC5-Ti Si2-Si, или TiSi2-Si, или другие материалы со свойствами, аналогичными указанным материалам. Для этого на дно кольцевого углубления 7 устанавливают или на его дне формируют пористые заготовки 6а на основе Si3N4 или смеси TiC и Ti, или Ti соответственно используемым материалам плавкого затвора 6.In the annular recess 7 form a fuse 6. In this case, materials such as Si 3 N 4 -Si or Ti 3 SiC 5 -Ti Si 2 -Si, or TiSi 2 -Si, or other materials with properties similar to the specified materials. For this purpose, porous preforms 6a based on Si 3 N 4 or a mixture of TiC and Ti or Ti, respectively, of the materials used for the fusible shutter 6, are mounted on the bottom of the annular recess 7 or are formed on its bottom.

В частности, формирование пористых заготовок может быть осуществлено путем заполнения кольцевого углубления 7 шликерной композицией на основе указанных веществ и силоксанового связующего. При этом установленные или сформированные на дне кольцевого углубления 7 пористые заготовки 6а должны перекрывать стык 5.In particular, the formation of porous preforms can be carried out by filling the annular recess 7 with a slip composition based on these substances and a siloxane binder. In this case, the porous preforms 6a installed or formed at the bottom of the annular recess 7 should overlap the joint 5.

Затем поверх пористых заготовок 6а размещают кремний или его сплав с Cu и Al, представляющий собой либо отливки 6б соответствующей формы, либо шликерную композицию 6б на основе порошков кремния или его сплава с Cu и Al и силоксанового связующего.Then, silicon or its alloy with Cu and Al, which is either castings 6b of the corresponding form, or a slip composition 6b based on powders of silicon or its alloy with Cu and Al and a siloxane binder, is placed on top of the porous preforms 6a.

Затем производят пропитку пористой заготовки 6а расплавом кремния или его сплавом с Cu и Al, представляющим либо отливки 6б, либо вышеописанную шликерную композицию 6б.Then, the porous preform 6a is impregnated with a silicon melt or its alloy with Cu and Al, representing either castings 6b or the above-described slip composition 6b.

Пропитка расплавом кремния - или его сплавом с Cu и Al - может быть произведена непосредственно в процессе силицирования изделия или перед проведением указанного процесса.Impregnation with a molten silicon - or its alloy with Cu and Al - can be carried out directly in the process of siliconizing the product or before carrying out the specified process.

В результате в кольцевом углублении 7 получают плавкий затвор 6 (см. фиг.4, 5, 6). При этом если пропитка пористой заготовки 6а производилась перед процессом силицирования изделия, то строго говоря, плавкий затвор 6 образуется по достижении температуры плавления кремния или его сплава с Cu и Al, а до того он находится в твердом состоянии и поэтому вакуумирование реторты в процессе силицирования проводят через центральное отверстие, выполненное в крышке реторты.As a result, a fusible shutter 6 is obtained in the annular recess 7 (see Figs. 4, 5, 6). Moreover, if the impregnation of the porous preform 6a was carried out before the process of siliconizing the product, then strictly speaking, a fuse 6 is formed upon reaching the melting temperature of silicon or its alloy with Cu and Al, and before that it is in the solid state, and therefore, the retort is evacuated during siliconization through a central hole made in the retort lid.

Выше приведенное описание заявляемого способа вполне достаточно для того, чтобы отдельно не останавливаться на примерах конкретного его выполнения, т.к. по сути они уже здесь имеются.The above description of the proposed method is quite sufficient in order not to dwell on examples of its specific implementation, because in fact, they are already here.

Более информативным является описание работы устройства для силицирования, в котором регулирование проницаемости стыков между частями реторты производится предлагаемым способом.More informative is the description of the operation of the device for silicification, in which the regulation of the permeability of the joints between the parts of the retort is carried out by the proposed method.

Устройство для силицирования изделий паро-жидкофазным методом, содержащее реторту, на одной из частей которой выполнено кольцевое углубление со сформированным в нем в соответствии с заявленным способом плавким затвором, перекрывающим стык, работает следующим образом.A device for siliconizing products by the vapor-liquid-phase method, containing a retort, on one part of which an annular recess is made with a fuse closure formed in it in accordance with the claimed method, overlapping the joint, as follows.

Путем включения вакуумных насосов пневмо-газо-вакуумной системы производится вакуумирование водоохлаждаемого реактора 3 и реторты 2.By switching on the vacuum pumps of the pneumatic-gas-vacuum system, the water-cooled reactor 3 and retort 2 are evacuated.

Путем подачи питания на нагреватели 1 происходит нагрев реторты 2 и размещенных в ней тиглей с кремнием и силицируемого изделия.By supplying power to the heaters 1, the retort 2 and the crucibles with silicon and siliconized product placed in it are heated.

По достижении 1300-1400°С начинается испарение кремния. При этом с повышением температуры давление паров кремния возрастает.Upon reaching 1300-1400 ° C, the evaporation of silicon begins. Moreover, with increasing temperature, the vapor pressure of silicon increases.

Наличие в устройстве теплоизоляции и пористых углеграфитовых материалов позволяет обеспечить нагрев до температуры более 1800-1850°С; причем в отдельных интервалах температур - с достаточно высокой скоростью. В свою очередь это позволяет создать перепад температур между парами кремния и силицируемым изделием. В результате в окрестности последнего возникает состояние пересыщенных паров кремния. В интервале температур 1420-1650°C наличие плавкого затвора 6 позволяет существенно снизить проницаемость стыков 5 между частями 2а и 2б реторты 2. Поэтому пересыщенное состояние паров кремния в окрестности силицируемого изделия сохраняется. Следствием этого является конденсация паров кремния на поверхности и/или непосредственно в порах материала силицируемого изделия.The presence of thermal insulation and porous carbon-graphite materials in the device allows heating up to a temperature of more than 1800-1850 ° С; moreover, in separate temperature ranges - with a fairly high speed. In turn, this allows you to create a temperature difference between the silicon vapor and the siliconized product. As a result, a state of supersaturated silicon vapors arises in the vicinity of the latter. In the temperature range of 1420-1650 ° C, the presence of a fusible shutter 6 can significantly reduce the permeability of the joints 5 between parts 2a and 2b of the retort 2. Therefore, the supersaturated state of silicon vapor in the vicinity of the siliconized product is maintained. The consequence of this is the condensation of silicon vapor on the surface and / or directly in the pores of the material of the siliconized product.

Это очень эффективный процесс массопереноса кремния в поры материала и поэтому он обеспечивает получение воспроизводимых стабильно высоких результатов по степени и равномерности силицирования.This is a very effective process of mass transfer of silicon into the pores of the material and therefore it provides reproducible, stably high results in terms of the degree and uniformity of silicification.

Во время нагрева из теплоизоляции 4, выполненной из пористых углеграфитовых материалов, выделяются углеродсодержащие газы. Они могли бы химически связать часть паров кремния в реторте 2 и тем самым уменьшить величину их пересыщения в окрестности силицируемого изделия. Однако, благодаря низкой проницаемости стыков 5 в интервале 1420-1650+50°С этого не происходит.During heating, carbon-containing gases are released from the thermal insulation 4 made of porous carbon-graphite materials. They could chemically bind part of the silicon vapor in retort 2 and thereby reduce the amount of their supersaturation in the vicinity of the siliconized product. However, due to the low permeability of joints 5 in the range of 1420-1650 +50 ° C, this does not happen.

По достижении температуры 1650+50°C начинается либо процесс разложения материала плавкого затвора 6 (это происходит с материалами составов Si3N4-Si и TiSi2-Si), либо процесс выпотевания кремния из пор материала плавкого затвора (это происходит с материалом состава Ti3SiC5-Ti Si2-Si). По достижении температуры 1800-1850°С происходит полное разложение и удаление из кольцевого углубления 7 таких материалов, как Si3N4-Si и Ti Si2-Si.Upon reaching a temperature of 1650 +50 ° C, either the process of decomposition of the material of the fusible shutter 6 begins (this occurs with materials of the compositions Si 3 N 4 -Si and TiSi 2 -Si), or the process of sweating of silicon from the pores of the material of the fusible shutter (this occurs with the material of the composition Ti 3 SiC 5 -Ti Si 2 -Si). Upon reaching a temperature of 1800-1850 ° C, there is a complete decomposition and removal from the annular recess 7 of such materials as Si 3 N 4 -Si and Ti Si 2 -Si.

При разложении же материала плавкого затвора состава Ti3SiC5-Ti Si2-Si в кольцевом углублении 7 остается TiC. Это приводит к вскрытию стыков 5 и освобождению по большей части кольцевой канавки 7 от плавкого затвора 6.Upon decomposition of the fusible gate material of the composition Ti 3 SiC 5 -Ti Si 2 -Si, TiC remains in the annular recess 7. This leads to the opening of the joints 5 and the release for the most part of the annular groove 7 from the fuse 6.

В результате химического взаимодействия исходных материалов плавкого затвора с углеродсодержащими реакторными газами образуется также в малом количестве SiC.As a result of the chemical interaction of the starting materials of the fuse with carbon-containing reactor gases, SiC is also formed in a small amount.

При окончательном охлаждении пары кремния утекают из реторты 2 через ставшие проницаемыми стыки 5. При этом часть их конденсируется на внутренней поверхности реторты 2. Поскольку величина зазора в стыках 5 составляет 1-2 мм, то пары кремния в них не конденсируются. Не конденсируются они также в достаточно широком кольцевом углублении 7. Однако часть их может сконденсироваться в порах TiC.Upon final cooling, silicon vapors leak from retort 2 through joints 5 that have become permeable. Moreover, part of them condenses on the inner surface of retort 2. Since the gap in joints 5 is 1-2 mm, silicon vapors do not condense in them. They also do not condense in a sufficiently wide annular recess 7. However, some of them may condense in the TiC pores.

Имеющийся в кольцевом углублении SiC удаляется слесарным путем, а TiC (в том числе провязанный конденсатом паров кремния) химическим путем, т.к. это становится возможным благодаря герметичности химической емкости, коей является кольцевое углубление 7.The SiC present in the annular recess is removed by metalwork, and TiC (including knitted with silicon vapor condensate) by chemical means, because this is possible due to the tightness of the chemical container, which is the annular recess 7.

Claims (6)

1. Способ регулирования проницаемости стыков между частями реторты в оснастке для силицирования изделий, включающий формирование в местах расположения стыков со стороны наружной поверхности реторты плавкого затвора, отличающийся тем, что плавкий затвор формируют в кольцевом углублении, а в качестве материала плавкого затвора используют такие материалы, как материал состава Si3N4-Si или Ti3SiC5-TiSi2-Si, или TiSi2-Si, получаемые путем пропитки пористых заготовок на основе Si3N4, или смеси TiC и Ti, или Ti, соответственно, установленных или сформированных на дне кольцевого углубления с перекрытием стыка, расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al.1. A method for controlling the permeability of joints between parts of a retort in a tool for siliconizing products, comprising forming a fuse at the joints on the outer surface of the retort, characterized in that the fuse is formed in an annular recess, and such materials are used as the fuse material, as a material of the composition Si 3 N 4 -Si or Ti 3 SiC 5 -TiSi 2 -Si, or TiSi 2 -Si, obtained by impregnating porous preforms based on Si 3 N 4 , or a mixture of TiC and Ti, or Ti, respectively, established or formed GOVERNMENTAL at the bottom of the annular recess with an overlap splice, the melt of silicon or its alloys with the Cu and Al. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пористые заготовки на основе Si3N4, или TiC-Ti, или Ti получают путем заполнения кольцевого углубления шликерной композицией на основе порошков указанных веществ и силоксанового связующего.2. The method according to claim 1, characterized in that the porous preforms based on Si 3 N 4 , or TiC-Ti, or Ti are obtained by filling the annular recess with a slip composition based on powders of these substances and a siloxane binder. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пропитку расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al производят непосредственно в процессе силицирования изделий.3. The method according to claim 2, characterized in that the impregnation with a molten silicon or its alloys with Cu and Al is carried out directly in the process of siliconizing products. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что расплав кремния или его сплавов с Cu и Al для пропитки получают из размещенных в кольцевом углублении отливок из кремния или его сплавов с Cu и Al в форме, соответствующей форме кольцевого углубления.4. The method according to claim 3, characterized in that the melt of silicon or its alloys with Cu and Al for impregnation is obtained from castings of silicon or its alloys with Cu and Al placed in an annular recess in a shape corresponding to the shape of the annular recess. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что кремний или его сплавы с Cu и Al представляют собой порошки, при этом на их основе готовится шликерная композиция, в которой используют силоксановое связующее.5. The method according to claim 3, characterized in that silicon or its alloys with Cu and Al are powders, and on the basis of them a slip composition is prepared in which a siloxane binder is used. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что пропитку расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al производят перед проведением процесса силицирования, при этом вакуумирование реторты в процессе силицирования производят через центральное отверстие, выполненное в крышке реторты. 6. The method according to claim 2, characterized in that the impregnation of the silicon melt or its alloys with Cu and Al is carried out before the siliconization process, while the evacuation of the retort during siliconization is carried out through a Central hole made in the lid of the retort.
RU2012144877/02A 2012-10-22 2012-10-22 Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set RU2520171C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012144877/02A RU2520171C1 (en) 2012-10-22 2012-10-22 Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012144877/02A RU2520171C1 (en) 2012-10-22 2012-10-22 Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012144877A RU2012144877A (en) 2014-04-27
RU2520171C1 true RU2520171C1 (en) 2014-06-20

Family

ID=50515271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012144877/02A RU2520171C1 (en) 2012-10-22 2012-10-22 Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2520171C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1469878A (en) * 1973-07-05 1977-04-06 Eaton Corp Manufacture of composite materials
RU2118776C1 (en) * 1996-10-07 1998-09-10 Военный автомобильный институт Fuse seal for sealing-up containers at chemical heat treatment and method of sealing containers
JP2000256706A (en) * 1999-03-05 2000-09-19 General Electric Co <Ge> Porous body infiltrating method
RU2401719C2 (en) * 2008-10-22 2010-10-20 Рустам Фаритович Мамлеев Method of producing articles from titanium carbide-based composite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1469878A (en) * 1973-07-05 1977-04-06 Eaton Corp Manufacture of composite materials
RU2118776C1 (en) * 1996-10-07 1998-09-10 Военный автомобильный институт Fuse seal for sealing-up containers at chemical heat treatment and method of sealing containers
JP2000256706A (en) * 1999-03-05 2000-09-19 General Electric Co <Ge> Porous body infiltrating method
RU2401719C2 (en) * 2008-10-22 2010-10-20 Рустам Фаритович Мамлеев Method of producing articles from titanium carbide-based composite

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Самсонов Г.В. и др. Тугоплавкие покрытия. М. Металлургия, 1973, с.84-85. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012144877A (en) 2014-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4960082B2 (en) Method for siliciding heat-resistant structural composite materials and components obtained by the method
JP5497041B2 (en) Material for multilayer structure and contact with liquid silicon
CN103060744B (en) Preparation method of combination type crucible utilized at ultra-high temperature
Tian et al. Formation of B-modified MoSi2 coating on pure Mo prepared through HAPC process
RU2542047C2 (en) Method and device for article metalising by liquid-vapour process and control over permeability of butts between retort parts in said device
RU2480433C2 (en) Method of making airgtight articles from carbon-silicon carbide material
JPH02120292A (en) Composite material-made cartridge used in apparatus for single crystal growth
RU2490238C1 (en) Method of manufacturing products from composite materials and device for its realisation
JP5541735B2 (en) How to make a refractory carbide layer on a C / C composite part
Niu et al. Influence of h-BN as additive on microstructure and oxidation mechanism of C/C-SiC composite
RU2520171C1 (en) Adjustment of penetration of butts between retort parts in siliconising tool set
RU2458889C1 (en) Method of making articles from carbon-silicon carbide material
RU2559248C1 (en) Method of manufacturing of tight items out of carbon-silicon carbide composite material
RU2470857C1 (en) Method of making parts from carbon-carbide-silicon material
CN107244943B (en) Preparation method of graphite crucible surface coating for preparing C/C-SiC composite material by reaction melt infiltration method
Zhang et al. WSi2 modified HfB2-SiC coating: Microstructure and ablation resistance
RU2497778C1 (en) Method of producing articles from carbon-siliconcarbide material
RU2494998C2 (en) Method of making articles from carbon-silicon carbide material
UA79829C2 (en) Permeable refractory material for a gas purged nozzle
RU2561096C1 (en) Method of producing articles from carbon-silicon-carbide composite (cscc)
RU2570076C1 (en) Method to manufacture items from composite material with carbon-ceramic matrix
RU2705185C1 (en) Method of siliconizing large-size articles and a retort of a device for its implementation with seams of low permeability
RU2539467C2 (en) Method of producing protective coatings on articles made of carbon-containing materials
RU2516096C2 (en) Method of producing articles from composite materials
US1249636A (en) Crucible for preparing fused quartz.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141023

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20151227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201023