Si3N4含量对Si3N4-SiC材料腐蚀性能的影响

利用Si3N4—SiC材料在冰晶石静态融盐电解质中的腐蚀实验研究材料的腐蚀性能,对腐蚀增重率进行记录分析,Si3N4的含量是影响材料腐蚀性能的重要因素,根据实验测定得出Si3N4的含量越高,Si3N4-SiC材料腐蚀程度越严重。     

NbN/MoSi2/Si3N4陶瓷复合材料氧化性能的研究

以NbN/MoSi2/Si3N4复合材料作为研究对象,研究了其在不同温度下的氧化性能.利用X射线衍射分析、扫描电镜分析和X光能谱分析,对复合材料的氧化产物进行了测定.结果表明试样在1150～1400 ℃温度范围内氧化出现了2个阶段,即0～15 h线形快速氧化阶段,A、B氧化活化能分别为98kJ/mol和132kJ/mol,而15h以后为抛物线缓慢氧化阶段,A、B氧化活化能分别为426kJ/mol和492kJ/mol;气孔率越高,氧化越严重,快速氧化阶段持续时间越长.     

采用Si粉发泡氮化制备Si3N4纤维材料的抗氧化性研究

采用发泡法将气孔引入Si坯体,使体积分别增加0、1、2、3倍,经原位氮化制备出显气孔率分别为49％、74％、81％和87％的Si3N4纤维材料,研究了氧化温度(1150、1350和1550℃)和显气孔率对Si3N4纤维材料抗氧化性的影响.结果表明:1)温度是影响Si3 N4纤维材料抗氧化性的关键因素,随温度升高试样氧化...     

氮化烧结制备Si3 N4 -SiC复相陶瓷

以酚醛树脂作为结合剂,以冷等静压方法成型制备氮化烧结Si3N4-SiC复相陶瓷,研究了结合剂对坯体强度和生成材料物相组成的影响。坯体强度随酚醛树脂含量增加而提高,最高强度达到23MPa,实现坯体可直接机械加工。经过氮化烧结,生成材料物相中含有SiC,含量达到7.1%～15.7%,并观察到细小的等轴颗粒αSi3N4、棒状晶粒βSi3N4以及少量针状和晶须状Si3N4。SiC颗粒与Si3N4结合在一起,被Si3N4包裹。Si3N4-SiC复相材料的生成机理:300～600℃,酚醛树脂发生裂解,形成单质C,残碳率为50%;1000～1100℃,C开始与Si发生固相反应,形成SiC;1100℃后,Si开始发生氮化反应,生成Si3N4。     

氮化物结合碳化硅窑具材料抗氧化性能研究

在不同氧化温度下(115 0～14 5 0℃)对氮化物(Si2 N2 O)结合碳化硅(SiC)与氮化硅(Si3N4 )结合碳化硅(SiC)两种氮化物结合SiC窑具材料的抗氧化性进行了对比研究。结果表明:在显气孔率与氧化面积相近的情况下,Si2 N2 O结合SiC材料低温下(<12 5 0℃)具有较好的抗氧化性,而Si3N4 结合SiC材料高温下(≥12 5 0℃)具有较好的抗氧化性。     

反应烧结制备Si3N4-BN复合材料

以Si粉和BN粉为原料,Fe2O3为烧结助剂,采用反应烧结法于1450℃氮气气氛下制备了Si3N4-BN复合材料. 利用XRD研究了不同烧结制度和BN含量下复合材料的物相组成,利用SEM对材料断面形貌进行了观察,并测定了不同BN含量材料的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,同时探讨了Fe2O3的助烧机理和b-Si3N4的形成机理. 研究结果表明,当氮化温度为1450℃、保温时间为45 h时,Si可完全氮化,材料中主晶相仅为Si3N4和BN. 随着BN含量的增加,相对密度和常温抗折强度下降,b-Si3N4含量增多. 当BN含量为30%时,其相对密度为73.3%,抗折强度可达52.5 MPa,同时b/a相比为3.4.     

氮化硅结合碳化硅材料的制备及在冰晶石融盐中的腐蚀行为研究

制备了不同氮化硅含量的氮化硅结合碳化硅材料,研究了其在冰晶石融盐中的腐蚀行为.实验结果表明,低Si3N4含量(13%)的Si3N4-SiC材料具有良好的抗冰晶石融盐腐蚀的性能,使其做为铝电解槽内衬材料成为可能.     

Si3N4-SiC陶瓷材料的抗铜侵蚀性能

采用坩埚法研究了Si3N4-SiC陶瓷材料在空气气氛中的抗铜侵蚀性能,侵蚀温度为1130 ℃,时间为25 h;选用铜熔炼用Si3N4-SiC陶瓷塞棒在工厂实际生产环境中进行氮气气氛中的抗铜侵蚀试验,试验温度为1130～1150 ℃,时间是400 h.试验完成后,用XRD分析坩埚试样侵蚀层的相组成,用扫描电子显微镜观察坩埚试样侵蚀层的显微结构.结果表明在氮气气氛中,铜熔体含氧量低,Si3N4-SiC材料具有优异的抗侵蚀性能.空气气氛中,铜熔体含氧量高,Si3N4-SiC材料的抗侵蚀性能差.这是由于铜熔体中存在大量的Cu2O,促使Si3N4快速氧化,生成SiO2、N2和Cu,SiO2熔入铜熔体中所致.     

Si粉氮化法合成Si3N4-SiC材料

以SiC、Si粉和Al2O3微粉为主要原料,羧甲基纤维素(CMC)为临时结合剂,采用氮化反应烧结法合成了Si3N4-SiC材料,主要研究了Si粉的粒度(≤0.074、≤0.044 mm)和加入量(质量分数分别为15%、17%、19%、21%)、烧成温度(分别为1 380、1 400、1 420、1 430、1 440、1 460和1 480℃)、Al2O3微粉添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%,取代相应量的SiC粉)对Si3N4-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度及Si3N4含量的影响。结果表明:1)采用粒度较细Si粉的试样具有较高的致密度、常温强度、高温抗折强度和Si3N4含量;随着Si粉加入量的增加,试样的致密度略有增大但变化不大,常温强度和Si3N4含量逐渐增大,而高温抗折强度先增大后减小;2)适当提高烧成温度会明显改善Si3N4-SiC材料的高温抗折强度,但当温度超过1 440℃反而略有下降;3)添加Al2O3微粉对烧后试样的致密度、常温强度和高温抗折强度有益。综合来看,Si粉的适宜添加量(质量分数)为17%,较适宜的烧成温度为1 420～1 440℃,Al2O3微粉的适宜添加质量分数为2%。     

添加剂对Si粉直接氮化工艺中α-Si3 N4含量的影响

通常情况下,Si粉直接氮化法和自蔓延法所制得Si3N4粉体主要以β-Si3N4为主,而为了使Si3N4陶瓷有更好的烧结性能,需要得到高α相含量的Si3N4粉.本研究以Si粉直接氮化法为基础,通过添加NH4Cl、FeCl3来制备高α相含量的Si3N4粉.经XRD和SEM检测分析发现,添加适量NH4Cl、FeCl3可大幅提高Si3N4粉体中α-Si3N4的含量,最高可达88.3%,但FeCl3的含量过高时,则可显著降低α-Si3N4的含量.研究还发现添加NH4Cl、FeCl3还可降低Si粉发生氮化反应的起始温度.     

不同烧结助剂制备的Si_3N_4陶瓷的氧化行为

以α-Si3N4粉末为原料,分别以Y2O3-La2O3和Y2O3-CeO2为烧结助剂,利用热压烧结法制备了Si3N4陶瓷。研究了Si3N4陶瓷样品在空气中高温下的氧化行为。结果表明:原始的α-Si3N4在烧结过程中完全转化为β-Si3N4。在1000～1350℃氧化100h后,用Y2O3-La2O3烧结助剂制备的样品表现为质量增加趋势,质量变化小于0.389mg/cm2,其氧化过程符合抛物线规律。用Y2O3-CeO2烧结助剂制备的样品,在1000℃氧化后表现为质量减小,为-0.248mg/cm2;在1230℃和1350℃表现为质量增加,分别为0.024mg/cm2和0.219mg/cm2,并且其氧化过程不符合抛物线规律。样品的氧化过程主要受2个扩散过程的控制,即稀土元素的向外扩散与氧的向内扩散。     

Si3N4基陶瓷热腐蚀研究现状及进展

本文针对Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷材料作为高温结构材料使用的不同环境，首先讨论了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在高温下氧化，继而讨论了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在熔融盐（钠盐或钾盐）中的腐蚀研究现状。本文最后指出了腐蚀研究中存在的问题，提出了今后应进行了研究方向。     

The SiO2-Si3N4 Interface, Part I: Nature of the Interphase

Recent reports in the literature have suggested that Si2N2O forms in the oxidation of Si₃N₄ as a buffer suboxide below the silica crust, and that equilibrium between SiO₂ and Si₃N₄ requires the presence of this buffer. Here we report the examination of SiO₂/Si₃N₄ boundaries of different genesis, by a variety of techniques, all of which failed to detect Si₂N₂O. What was found in each case is a graded suboxide whose composition merges seamlessly with the higher oxide above and the Si3N4 below. Part I presents the results of compositional depth profiling across the suboxide. In Part II a model is proposed to explain how O2 diffusion in the graded suboxide limits Si3N4 oxidation kinetics.     

PTFE-纳米粒子复合材料的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂KH560对纳米Si3N4和Al2O3进行了改性,随后将其分别填充到PTFE树脂中制备了PTFE-纳米粒子复合材料,研究了不同KH560含量对复合材料密度、硬度,力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明,纳米Si3N4经质量分数6%的KH560改性后,填充制备的PTFE复合材料其拉伸强度、断裂伸长率与未经改性纳米Si3N4填充复合材料相比,磨耗量高、硬度低,但密度、摩擦系数等相差不大;纳米Al2O3分别经质量分数4%的KH560改性后,对应复合材料的拉伸强度和断裂伸长率大于未改性纳米Al2O3填充复合材料,但密度、硬度、磨耗量及摩擦系数等相差不大。     

Si_3N_4/Fe,Si_3N_4/Fe_3Al界面的固相反应(英文)

用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射等研究了在Ar气氛中,经1150℃,10h等温热处理后,Si3N4/Fe,Si3N4/Fe3Al平而偶界面固相反应区的形貌、成分分布、显微结构及相组成.结果表明:Si3N4/Fe界面固相反应形成约120μn厚的反应区,Fe含量从Si3N4侧到Fe侧逐渐增加,反应区中的Si成分约为5%(原子分数),反应区主要由Fe(Si)固溶体构成,其中均匀地分御着细小的孔洞:Si3NdFe3Al界面固相反应形成约3μm厚的反应区,反应区具有比Fe3Al高得多的Al含量,反应区由FeAl,Fc(Al,Si)固溶体及三元化合物AlgFeSi3构成.Si3NdFe3Al具有比Si3N4/Fe高得多的 界面化学相容性.     

光伏废料制备Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性

将光伏废料经酸洗除杂后,与硅粉按85∶15的质量比配料,以聚乙二醇做结合剂,成型为10 mm×10 mm×20 mm的生坯后,在1380℃保温2 h氮化制成Si3N4-SiC材料,然后研究了该Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性。结果表明:1)制备的Si3N4-SiC材料在空气气氛中抗氧化性较好,主要是由于其氧化产物Si2N2O和SiO2填充气孔,促进烧结,提高了试样的致密度。2)在静态熔盐(Na3AlF6)中的抗侵蚀性能较好,主要是由于Na3AlF6渗入气孔中,使其显气孔率降低。3)在动态熔盐中的抗侵蚀性相对变差,主要是由于CO2气体的搅拌和对Si3N4、SiC的氧化二者共同作用的结果。     

Al2O3对Si3N4结合SiC材料抗氧化和抗碱侵蚀性的影响

研究了添加0～8％Al2 O3对烧成Si3N4结合SiC耐火材料的显微结构、抗氧化和抗碱侵蚀能力的影响。借助XRD、SEM及光学显微镜观察发现：添加Al2 O3通过氮化反应烧结使得材料基质中的Si3N4由纤维状Si3N4向柱状Sialon相转化,显微结构更加致密。4#试样中的Al2O3加入量对提高Si3N4结合SiC耐火材料的抗氧化和抗碱侵蚀性的作用已极其明显。     

ZrSiO4对Si3N4结合SiC制品强度和抗氧化性的影响

研究了硅酸锆 (ZrSiO4)添加物对氮化硅结合碳化硅制品性能尤其是强度和抗氧化性能的影响 ,分析了其作用机理。研究结果表明 ,硅酸锆可显著提高氮化硅结合碳化硅制品的抗氧化性能 ,但提高制品强度的作用较小。