Термодинамический анализ условий образования карбида кремния в сложных металлических расплавах

Аннотация

Системы вида Mе–Si–C, включающие металлический расплав, являются основой перспективной методики выращивания монокристаллов карбида кремния. Потребности развития такого рода технологий диктуют необходимость поиска составов металла с относительно низкими температурами плавления, которые при этом сохраняли бы способность растворять кремний и углерод в существенных количествах. Усложнение составов металлического расплава на основе элементов подгруппы железа позволяет достигать требуемого эффекта. Для поиска новых составов относительно легкоплавких металлических расплавов – катализаторов роста кристаллов карбида кремния – целесообразно использование проекций поверхностей ликвидуса систем Fе–(…)–Si–C.

Целью настоящей работы стало проведение термодинамического моделирования систем вида Fе–(…)–Si–C для определения возможностей понижения температуры металлического расплава, равновесного с карбидом кремния.

Для термодинамического моделирования использован блок Phase Diagram программного пакета FactSage (версия 6.4) производства Thermfact (Канада) и GTT Technologies (Германия).

В ходе настоящей работы рассчитаны координаты поверхностей ликвидуса для систем Fe–Ni–Si–C, Fe–Co–Si–C, Fe–Mn–Si–C и Fe–Ni–Co–Mn–Si–C.

Представленные в форме поверхностей ликвидуса фазовые диаграммы позволяют не только определить состав металла с минимальной температурой плавления, но и наглядно представить диапазоны концентраций и температур, для которых равновесным продуктом взаимодействия компонентов металла будет являться SiC. Это особенно полезно с точки зрения выбора режима процесса выращивания кристаллов карбида кремния.