蒸馏水润滑下Si_3N_4－灰铸铁摩擦面上表面膜组成的分析及其形成机理初探

为考查表面膜的形成过程，在环块磨损试验机上对Ｓｉ３Ｎ４灰铸铁对偶进行不同摩擦路程的磨损试验，在ＳＥＭ下观察灰铸铁试样的摩擦面。用ＡＥＳ，ＸＰＳ，ＦＴＩＲ和ＸＲＤ分析了表面膜的成分、组成与结构，并对其形成机理进行了初步探讨。结果表明，Ｓｉ３Ｎ４在水润滑下，摩擦面上发生了氧化和水解反应；而当Ｓｉ３Ｎ４与灰铸铁配对时，由于石墨对Ｓｉ３Ｎ４氧化和水解产物的吸附，致使摩擦面形成具有一定厚度和面积的含石墨和硅胶的表面膜，表面膜的形成保护了陶瓷和铸铁摩擦面，使其变得很光滑，以致摩擦系数降至０．０２，并使系统磨损率几乎接近于零；当Ｓｉ３Ｎ４与碳钢配对时，由于碳钢没有能力富集Ｓｉ３Ｎ４的氧化和水解产物，故摩擦面不能形成有效的表面膜，所以摩擦系数仍然较高，且系统磨损率亦较大     

氮化硅陶瓷高温摩擦学性能

本文研究热压氮化硅陶瓷与３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢组成的销－盘摩擦副，在空气中非润滑条件下，４００～８００℃不同载荷（４９～３４３Ｎ）的摩擦磨损性能；测定了磨擦系数和Ｓｉ３Ｎ４销的磨损因子；通过对Ｓｉ３Ｎ４磨损面的ＳＥＭ形貌观察、Ｘ射线相结构分析，探讨了陶瓷销的磨损机理     

氧化硅陶瓷高温摩擦学性能

本文研究热压氮化硅陶瓷与３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢组成的销－盘摩擦副，在空气中非润滑条件下，４００￣８００℃不同载荷（４９￣３４３Ｎ）的摩擦磨损性能；测定了磨擦系数的Ｓｉ３Ｎ４销的磨损因子；通过对Ｓｉ３Ｎ４磨损面的ＳＥＭ形貌观察、Ｘ射线相结构分析，探讨了陶瓷销的磨损机理。     

利用表面形成Si_2N_2O层提高Si_3N_4陶瓷材料抗氧化性能

根据对Ｓｉ－Ｎ－Ｏ系统相图的分析，首次在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料表面形成Ｓｉ２Ｎ２Ｏ抗氧化层。其方法是利用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的表面涂上一层ＳｉＯ２（其中含有１０％的Ａｉ２Ｏ３）涂层后，在Ｎ２气氛中，并有Ｓｉ３Ｎ４粉末和ＳｉＯ２粉末存在的条件下，于１２７３～１６７３Ｋ的温度下进行热处理。用ＸＲＤ和ＸＰＳ分析验证了Ｓｉ２Ｎ２Ｏ（和／或Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ）层的存在。由于形成了Ｓｉ２Ｎ２Ｏ（和／或Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ）层，Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料在１５７３Ｋ的温度下氧化１００ｈ后，氧化增量从原来的０．４２ｍｇ／ｃｍ２降低到０．２４ｍｇ／ｃｍ２。     

氮化硅陶瓷冲蚀磨损特性研究

对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷进行冲蚀磨损和断裂韧性测定，对磨损表面和断口进行扫描电镜观察。结果表明：压痕断裂是热压烧结Ｓｉ３Ｎ４产生冲蚀的控制机制；Ｓｉ３Ｎ４的冲蚀率ＥＶ与断裂韧性ＫＩＣ有强烈的依赖关系，随ＫＩＣ的增高冲蚀抗力迅速增高，即ＥＶ∝ＫＩＣ＾ｎ，ｎ值变动于－７．０￣－４．４之间；依磨粒硬度ＨＥ和Ｓｉ３Ｎ４硬度Ｈ的比值和ＫＩＣ的大小可以评价Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的抗冲蚀特性；热压烧结Ｓｉ３Ｎ４有很高的抗冲蚀性     

Si3N4粉末在空气中的氧化反应方式

本文以ＳｉＮ４粉末作为研究对象，首次采用化学分析的方法发现在Ｓｉ３Ｎ４的氧化过程中有ＮＯ气体生成，打破了传统的Ｓｉ３Ｎ４氧化生成的气态产物只有Ｎ２的看法。采用Ｈ２ＳＯ４＋ＨＮＯ３的混合液作为ＮＯ的吸收液，以ＫＭｎＯ４作为氧化剂，用氧化－－还原滴定法对ＮＯ进行检测。并利用ＸＲＤ和ＸＰＳ分析了Ｓｉ３Ｎ４粉末表面氧化层的组成。根据实验结果和热力学分析，探讨了Ｓｉ３Ｎ４粉末在空气中的氧化反应方式。     

Si3N4陶瓷材料的氧化行为及其抗氧化研究

研究了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料的氧化行为,同时探讨了通过表面处理使Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料表面形成一层Ｓｉ２Ｎ２Ｏ对其抗氧化性能的影响。实验结果表明,Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料在空气中的氧化行为服从抛物线规律。另外,用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）和Ｘ光电子能谱（ＸＰＳ）分析验证了Ｓｉ２Ｎ２Ｏ层的存在。由于形成了Ｓｉ２Ｎ２Ｏ层,Ｓi３Ｎ４陶瓷材 在１３００℃下氧化１００h后,氧化增重从原来的０．４２ｍｇ／ｃｍ＾２降低到０．２     

Si_3N_4-Al_2O_3-ZrO_2系陶瓷表面氧化层组成的EPMA分析

利用ＥＰＭＡ和ＸＲＤ的分析方法，研究了Ｓｉ＿３Ｎ＿４－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＺｒＯ＿２系陶瓷材料表面氧化层组成。结果表明，Ｓｉ＿３Ｎ＿４－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＺｒＯ＿２系陶瓷材料表面氧化层是由方石英相、ＺｒＳｉＯ＿４相和含有Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ等的ＳｉＯ＿２玻璃相所组成，其中ＳｉＯ＿２玻璃相中Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ等的含量，随着氧化时间的增加而逐渐增加。     

MoSi2增韧Si3N4陶瓷的研究

以Ｓｉ粉和Ｍｏ粉为原料，采用反应烧结－热压吉二步法得到了Ｓｉ３Ｎ４－ＭｏＳｉ２复合材料，并对材料进行了力学性能和Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）及扫描电子显微镜（ＳＥＭ）研究。认为：Ｓｉ３Ｎ４－ＭｏＳｉ２复合材料的高韧性与材料的相组成、显向下 结构、裂纹扩展方式及应力诱导开裂等有关。     

干摩擦及润滑条件下Si3N4／45号钢摩擦副的摩擦学性能

在销－盘试验机上对Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副的摩擦磨损性能进行了研究。选用的速度及载荷变化范围分别为０．８￣３．２ｍ／ｓ和５８．８￣２３５．２Ｎ。在干摩擦和水润滑条件下，摩擦系数和陶瓷磨损率随速度、载荷均有不同程度的增大，但用油润滑时，较高速度下，Ｓｉ３Ｎ４磨损率略有减小。较低速度下（〈１．６ｍ／ｓ）水对Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副的摩擦性能无明显改善，速度大于１．６ｍ／ｓ时，水使Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副摩擦系数降     

α相和β相氮化硅的形成机理与动力

使用气流磨粉碎的硅粉（Ｓｉ）（Ｓｉ９９．３％，ｄｐ＝５．１μｍ，Ｓｇ＝３．２ｍ＾２／ｇ）和氮气（Ｎ２）（纯度９９．９９９８％）为反应物，在１３００～１３６７℃下反应形成β－Ｓｉ３Ｎ４，其反应机理与动力学参数被研究。反应产物由ＸＲＤ进行定量分析，相形成的机理和它们的形态用扫描电镜（ＳＥＭ）确定，我们发现α相和β相的形成机理不同，β－Ｓｉ３Ｎ４在１３００℃的实验数据适合于界面化学反应控制的动力学模型，     

Si_3N_4材料的钝化氧化和活化氧化

以Ｓｉ３Ｎ４粉末和添加了Ａｌ２Ｏ３的热压Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料作为研究对象，分别研究了Ｓｉ３Ｎ４材料在空气气氛中和在Ｎ２气气氛中（其中氧分压Ｐｏ２＝１～１０Ｐａ）的氧化反应方式。利用化学分析、ｘ射线衍射分析和ｘ光电子能谱分析，对Ｓｉ３Ｎ４材料的氧化产物进行了测定，同时对Ｓｉ３Ｎ４材料的氧化反应方式进行了热力学分析。结果表明，在高温下的空气中氧化时，氧化反应方式为钝化氧化，而在高温下的Ｎ２气气氛中氧化时，虽然有少部分的钝化氧化存在，但氧化反应方式主要是活化氧化。     

N+注入Ti/Si3N4的摩擦行为研究

研究了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料及镀膜Ｔｉ／Ｓｉ３Ｎ４材料当Ｎ＾＋注入前后的摩擦学行为,考察了样品表面划痕轨迹的ＳＥＭ形貌,结合Ｘ射线衍射,对离子注入改性机理和摩擦学性能刊物了探讨,在Ｔｉ和Ｓｉ３Ｎ４界面上离子的混合及形成Ｔｉ２Ｎ相使Ｔｉ膜的附着力增加。     

纳米Si3N4-SiC(Y2O3)复合粉末的氨解溶胶-凝胶法合成

以硅溶胶、尿素和碳黑为原料,经氨解溶胶－凝胶、碳热还原法合成了纳米Ｓｉ３ｎ４－ＳｉＣ复合粉末。通过在硅溶胶中引入Ｙ（ＮＯ３）３,合成了Ｓｉ３ｎ４－ＳｉＣ－Ｙ２Ｏ３超细复合粉末,Ｙ２Ｏ３的加入有助于降低Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ的合成温度。采用ＸＰＳ和ＸＲＤ分析复合粉末中Ｙ的存在状态表明：一部分Ｙ固溶在Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ中,加有一部分以Ｙ２Ｏ３形式存在,Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ－Ｙ２Ｏ３复合粉末的烧结性能良好。     

用Ti/Ni/Ti多层中间层进行Si_3N_4陶瓷的部分瞬间液相连接

在１３２３Ｋ和０．１ＭＰａ压应力下用Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ多层中间层进行Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的部分瞬间液相连接．测定了不同连接时间的接头四点弯曲强度,对连接界面进行了ＳＥＭ,ＥＤＸ和ＸＲＤ分析．结果表明：Ｔｉ和Ｎｉ相互扩散形成的液态合金与Ｓｉ３Ｎ４反应并浸润;液相区等温凝固后,形成Ｓｉ３Ｎ４／反应层／ＮｉＴｉ／Ｎｉ３Ｔｉ／Ｎｉ的过渡层连接;连接时间为７．２ｋｓ时,ＮｉＴｉ层已基本消失．分析了陶瓷部分瞬间液相（ＰＴＬＰ）连接的特征,提出了陶瓷ＰＴＬＰ连接参数优化的模型．     

增韧SiC陶瓷在蒸馏水润滑下的摩擦学特性

在ＭＭ－２００块－环接触磨损试验上，测定了一种增韧ＳｉＣ陶瓷在蒸馏水下自配对，与ＷＣ＋Ｃｏ硬质合金和等离子喷涂Ｃｒ２Ｏ３涂层配对摩擦系数和摩损系数，利用ＳＥＭ，ＸＰＳ和ＦＴＩＲ等测试技术，观察和分析了磨痕的形貌和化学组成，讨论了摩擦副材料的显微结构和机械性能对ＳｉＣ陶瓷的摩擦学的特性的影响，实验表明，该增韧ＳｉＣ陶瓷大水介质中滑动，ＳｉＣ与水发生化学反应，在磨损表面形成一层由ＳｉＯ２与Ｓｉ（ＯＨ）     

SiC一石墨填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

在聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）中分别填充碳化硅（ＳｉＣ）,石墨及不同配比的ＳｉＣ－石墨混合物,制备了具有不同力学和摩擦学性能的ＰＴＦＥ基复合材料。探讨了填料组成对材料硬度及干摩擦条件下与不锈钢环对磨时摩擦磨损性能的影响,并研究了ＰＴＦＥ基复合材料的磨损表面和磨屑形貌。结果表明,填充适量的ＳｉＣ－石墨混合物既能增加ＰＴＦＥ的承载能力,又可保持良好的摩擦学性能;不同复合材料的磨损机理不同,磨损表面有磨屑形貌     

预热片蔓延合成SiC粉末机理的研究

对预热ＳＨＳ法合成ＳｉＣ粉末所需的最低预热温度及产物粒度与反应物始粒度的关系等进行了研究。发现合成的ＳｉＣ粉末的粒度与Ｓｉ粉粒度无关，在此基础上对ＳｉＣ的形成机制进行了探讨。在通氮气情况下，预热ＳＨＳ－ＳｉＣ反应中有一个β－Ｓｉ３Ｎ４的生成过程，但生成的β－Ｓｉ３Ｎ４在反应的高温下又很快分解。     

激光诱导六甲基乙硅胺烷气相合成Si／N／C纳米粉末的制备与表征研究

选择廉价的六甲基乙硅胺烷－（Ｍｅ３Ｓｉ）２ＮＨ和氮气为原料进行激光诱导气相反应，通过交变化激光功率密度及反应气流量，制备具有较宽组分变化范围的Ｓｉ／Ｎ／Ｃ纳米粉。用化学分析，ＴＥＭ，ＳＡＸＳ，ＢＥＴ，ＩＲ，ＸＲＤ等测试手段对粉末进行了表征，结果表明此Ｓｉ／Ｎ／Ｃ粉主要由Ｓｉ－Ｎ和Ｓｉ－Ｃ键构成，是Ｓｉ，Ｎ，Ｃ组成的无定型物，由于实验条件的不同会不同程序地导粉末中存有有机杂质。     

氮气压对自蔓延高温合成Si3N4的影响

主要研究了氮气压力对自蔓延高温合成Ｓｉ３Ｎ４的影响,并通过放气法详细地研究了β－Ｓｉ３Ｎ４的生长机理,结果表明：随着氮气压的增加和燃烧温度的提高,促进了Ｓｉ的蒸发,从而致使产物中Ｓｉ３Ｎ４的α／β相的比例增加,通过放气法实验,观察到了棒状Ｓｉ３Ｎ４以气－液－固（ＶＬＳ）机制生长的中间形态,Ｘ射线能谱分析表明β－Ｓｉ３Ｎ４以气－液－固（ＶＬＳ）机制生长所需的液相依赖于反应物中的含氧杂质,而不是金属杂