C - Chemistry – Metallurgy – 04 – B
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
04
B
C04B 35/573 (2006.01) C01G 1/00 (2006.01) C04B 35/563 (2006.01) C04B 35/577 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01)
Patent
CA 2463089
A silicon-containing composite body that would otherwise be brittle can be engineered to exhibit enhanced fracture toughness. Specifically, a silicon ceramic reinforced silicon carbide composite body is produced, preferably by a reactive infiltration technique. The ceramic is selected such that it has a higher coefficient of thermal expansion (CTE) than does the silicon phase. At least at some point during processing, the silicon phase is at temperature above its normal ductile/brittle transition temperature of about 500~C, and preferably above its melting point. The formed composite body containing the silicon phase is then cooled below its ductile/brittle transition. During cooking the ceramic phase shrinks more than does the silicon phase, thereby placing the latter in a state of compressive stress. By the time the composite body has cooled to substantially ambient temperature, the induced compressive stress in the silicon phase is sufficient as to impart a measurable degree of semi-ductile character to the silicon phase. This pseudo-ductility manifests itself in the composite body as a significant increase in the fracture toughness of the body. For example when the ceramic reinforcement of the carbide (which has a CTE similar to that of silicon), fracture toughness increased by almost 30 percent.
La présente invention a trait à un corps composite contenant du silicium qui autrement serait fragile pouvant être transformé pour présenter une ténacité accrue. De manière plus spécifique, l'invention concerne la production d'un corps composite contenant du silicium, de préférence par une technique d'infiltration réactive. La céramique est sélectionnée de sorte qu'elle présente un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de la phase de silicium. Au moins à un certain moment durant le traitement, la phase de silicium présente une température supérieure à sa température de transition ténacité/fragilité d'environ 500 ·C, et de préférence supérieure à son point de fusion. Le corps composite contenant du silicium ainsi formé est ensuite refroidi en dessous de sa transition ténacité/fragilité. Lors de la cuisson le rétrécissement de la phase céramique est supérieur à celui la phase de silicium, imposant ainsi à celle-ci un état de contrainte de compression. Lorsque le corps composite s'est refroidi sensiblement à la température ambiante, la contrainte de compression induite dans la phase de silicium suffisante pour conférer un degré de caractère semi-ductile à la phase de silicium Cette pseudo-ductilité se présente dans le corps composite sous la forme d'un accroissement significatif dans la ténacité du corps. Par exemple, lors de l'utilisation de particules de carbure de bore en tant que renfort de céramique au lieu de carbure de silicium (qui présente un coefficient de dilatation thermique semblable à celui du silicium), la ténacité s'est accrue par environ 30 pour-cent.
M. Cubed Technologies Inc.
Rogers Law Office
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-1817950