Взаимодействие силициды ниобия-углерод

Установлено существование трех силицидов ниобия — Nb4Si, Nb5Si3 и NbSi2, температуры разложения или плавления которых соответственно равны ~1950, 2480 и 1930°С. В сравнении с силицидами титана и молибдена сплавы системы ниобий—кремний менее устойчивы против окисления.

При спекании в графитовых прессформах сплавы, близкие по составу к Nb5Si3, легко реагируют с углеродом с образованием тройной фазы ниобий—кремний—углерод. Ho при приготовлении сплавов в области Si—NbSi2 интенсивного взаимодействия с углеродом не наблюдается Существование тройной фазы NbxSiyCz обнаружено также в работе, где указывается, что фаза образуется путем замещения атомов углерода в Nb2C атомами кремния. На рис. 54 представлена схема фазовых областей в системе Nb-Si-C. Эта схема требует уточнения, так как на ней не указано существование тройного соединения.

Рассмотрение температурной зависимости и изобарноизотермического потенциала показывает, что взаимодействие силицидов ниобия с углеродом может происходить по следующим реакциям:

Термодинамический расчет, проведенный в работе, подтвердил возможность протекания последней реакции при температурах от 1200 до 2400°С

Экспериментальное исследование совместимости графита и нирографита с дисилицидом ниобия в интервале температур 1200- 2000°С при длительности отжига от 1 до 5 ч подтвердило, что NbSi2 начинает заметно реагировать с графитом при 1500°C, а с пирографитом при 1600°С.

На границе с графитом образуется слой карбида кремния, переходящий в карбид ниобия с дефицитом по углероду. Микротвердость карбида ниобия возрастает с повышением температуры взаимодействия и достигает при 2000°С значения, соответствующего значению для карбида стехиометрического состава. При температуpax выше 1800°C на внешней поверхности дисилицидной пленки, не контактирующей с графитом, также наблюдалось образование карбида ниобия в результате испарения кремния и взаимодействия оставшегося ниобия с углеродом через газовую фазу.