Взаимодействие силициды вольфрама-углерод

В системе вольфрам—кремний существуют два силицида вольфрама — W3Si2(W5Si3) и WSi2. Температура плавления W3Si2 составляет 2350, a WSi2—2165°С.

Силициды вольфрама, особенно WSi2, более устойчивы, чем силициды других металлов, против окисления на воздухе, но меньше, чем силициды молибдена.

В случае приготовления образцов силицидов горячим прессованием при температуре 1100—1400°С содержание углерода в них не превышает 0,1% (по массе).

Расчеты температурной зависимости изобарно-изотермического потенциала, проведенные для реакций взаимодействия силицидов вольфрама W5Si3 и WSi2 с углеродом, продуктом которых являются карбиды вольфрама и кремния и соответствующие металлы, показали, что в интервале температур 500—2000°К возможно протекание только реакции

При всех других рассмотренных возможных вариантах реакций оба силицида термодинамически устойчивы в контакте с углеродом.

Аналогичные результаты были получены в расчетах, выполненных для дисилицида вольфрама в работе для температурного интервала 1200—2400°С.

Однако следует учесть, что при высоких температурах реакции могут протекать с образованием твердых растворов или тройных химических соединений, термодинамический расчет которых в настоящее время невозможен.

При экспериментальном изучении взаимодействия компактного графита с порошком дисилицида вольфрама в интервале температур 1200—2000°С первые признаки взаимодействия обнаруживаются при 1500°С. По данным работы, взаимодействие протекает с образованием карбида кремния и тройного соединения WхSiнCz; микротвердость тройной фазы практически не зависит от температуры и составляет около 1300 кгс/мм2.

Однако анализ опубликованных данных показал, что в системе W—Si—С тройная фаза может существовать только в присутствии некоторого количества азота и кислорода; при этом состав ее следующий: W5-хSi3-y, (С, N, O) x+y.

Тройное соединение может быть также стабилизировано введением 4,6% (ат.) Cr или 11,5% (ат.) Мо, при этом образуется соединение (W, Cr или Mo) Si3C.

В табл. 41 представлены сводные данные по максимально допустимым температурам при эксплуатации дисилицидов в контакте с углеродсодержащими материалами в инертной среде или вакууме. Авторы считают, что даже сугубо ориентировочные данные, представленные в отдельных случаях, будут представлять интерес для инженеров и конструкторов.