Кириленко К. В. Резистивні композиційні матеріали з багатокомпонентним перколяційним кластером для нагрівачів з інтенсивною тепловіддачею

Дисертація присвячена встановленню впливу SiC на мікроструктуру нових резистивних матеріалів на основі композитів Si3N4-ZrC та Si3N4-НfC та їх електропровідність і використаня цих матеріалів в нагрівальних елементах, що працюють при інтенсивному тепловідборі. Встановлено, що в них утворюються такі фази, як SiC, Hf2CN и Zr2CN. Показано, що тільки для матриці AlN електропровідність і ТКО резистивного композиту відповідають значенням для механічної суміші з провідниковою фазою, для матриці Al2O3 мають місце значне зростання питомого опору резистивного композиту і від’ємний ТКО, а для матриці Si3N4 спостерігається гістерезисна температурна залежність питомого опору і екстремальна температурна залежність ТКО, а також нелінійність і варисторний ефект в області малих концентрацій провідникової фази. Встановлено, що продукти хімічної взаємодії між провідниковою фазою, діелектричною матрицею та середовищем пресування, такі як SiC, зсувають поріг протікання в область малих концентрацій введеної провідникової фази на 5 – 10% і збільшують екстрапольований на 100% провідникової фази питомий опір резистивного композиту в 100 – 100 000 раз. Вперше досліджено зумовлений включенням SiC в перколяційний кластер гістерезис в температурних залежностях питомого опору резистивних композитів Si3N4 - HfC та Si3N4 – ZrC в діапазоні температур 20 - 800 оС при різних концентраціях (8-19 об.%) та різних розмірах зерна (3-64 мкм) провідникової фази. Розроблена модель гістерезису опору резистивних композитів з використанням еквівалентних схем заміщення і методика розрахунку розподілу температури в суцільнокерамічних нагрівачах. Розроблена і апробована технологія одержання матеріалів з властивостями, необхідними для їх ефективного використання в монолітних керамічних нагрівачах з підвищеною конвективною тепловіддачею до 50 Вт/м2К в умовах примусової конвекції у повітрі і до 120 Вт/см2 у воді.