添加β-Si3N4棒晶对氮化硅陶瓷力学性能的影响

将由自蔓延燃烧合成法制备的β—Si3N4棒晶加入到α-Si3N4起始原料中,研究了热压烧结氮化硅陶瓷力学性能的变化.随棒晶添加量的增加,材料的韧性提高,抗弯曲强度下降.与不加棒晶相比,加入8wt％的β-Si3N4棒晶可使陶瓷的韧性从4.0MPa·m1/2提高到6.7MPa·m1/2.断口形貌和压痕裂纹的显微结构观察表明,韧性的提高源于长柱状晶粒的拔出和裂纹的偏转.     

放电等离子快速烧结SiC晶须增强Si3N4BN层状复合材料

采用放电等离子烧结技术（SPS）快速烧结了SiC晶须增强的Si3N4/BN层状复合材料。利用SPS技术，在烧结温度为1650℃，保温15min的条件下，材料的密度可达3．18g/cm^3, 抗弯强度高达600MPa，断裂功达到3500J/m^2。研究表明；特殊的层状结构，SiC晶须的拔出与折断是材料断裂功提高的主要原因。X射线衍射及扫描电子显微镜研究表明：α-Si3N4已经在短短的烧结过程中全部转变成长柱状的β-Si3N4，并且长柱状的β-Si3N4和SiC晶须具有明显的织构。     

低纯度β-Si3N4粉末的无压烧结及其性能

为了降低氮化硅材料的成本,运用便宜的低纯度β-Si3N4粉末,通过无压烧结制备了氮化硅材料. 发现β-Si3N4粉末具有很好的烧结性能,得到的结构是由柱状颗粒和小球状颗粒形成的嵌套结构,结构组成均匀,没有晶粒的异常生长. 所得材料的抗弯强度为587MPa,韧性达到5.3MPa·m1/2,说明可在一般条件下使用.     

低纯度外β-Si_3N_4粉末的无压烧结及其性能

为了降低氮化硅材料的成本，运用便宜的低纯度从β-Si3N4粉末，通过无压烧结制备了氮化硅材料．发现β-Si3N4粉末具有很好的烧结性能，得到的结构是由柱状颗粒和小球状颗粒形成的嵌套结构，结构组成均匀，没有晶粒的异常生长．所得材料的抗弯强度为587MPa，韧性达到5.3MPa.m1/2，说明可在一般条件下使用。     

复合添加剂对氮化硅陶瓷致密化的影响

以MgO-Al2O3-Y2O3体系作为烧结助剂,研究添加荆含量对无压烧结氮化硅陶瓷致密化的影响.对MgO、Al2O3、Y2O3三元添加剂进行单纯形格子设计及回归分析.结果表明,复合添加剂的比例对样品致密化及显微结构有着显著的影响.MgO、Al2O3和Y2O3按一优化比例引入到氮化硅陶瓷时可实现最大致密化速率,同时氮化硅大都呈现长柱状β-Si3N4晶粒,具有较大的长径比,显微结构均匀.     

高温自蔓延燃烧合成的β-Si3N4粉体的烧结

研究了MgO，Al2O3和Y2O3作为烧结助剂对高温自蔓延工艺合成(SHS)的β-Si3N4粉料烧结过程的影响．结果发现，MgO是较为有效的烧结助剂，当其加入量为10wt％时，试样在1600℃下热压烧结能基本实现致密化．对试样的XRD分析表明，除了加入的A1203与β-Si3N4反应生成β-Sialon外，其他烧结助剂都不与β-Si3N4反应，只存在于玻璃相中．添加MgO的试样具有较高的力学性能．最后，对材料的显微形貌进行了SEM观察．     

无压烧结氮化硅陶瓷的力学性能和显微结构

以MgO-Al₂O₃-SiO₂为烧结助剂,借助XRD、SEM、TEM、EDS、HRTEM等手段,研究了无压烧结氮化硅陶瓷材料的力学性能和显微结构,着重探讨了材料制备工艺、力学性能和显微结构之间的关系,通过调整制备工艺改善材料微观结构以提高材料的力学性能.强化球磨混合的试样经1780℃无压烧结3h后,抗折强度高达1.06GPa,洛氏硬度92,显微硬度14.2GPa,断裂韧性6.6MPa·m^0.5.材料由长柱状β-Si₃N₄晶粒组成,晶粒具有较大的长径比,长柱晶的近圆晶粒尺寸0.3-0.8μm,长度3-6μm,长径比约7-10,显微结构均匀.     

原位无压烧结制备Si2 N2O-Si3 N4复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3陶瓷粉体作为烧结助剂,原位无压液相烧结制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷,Si2N2O相通过SiO2 Si3N4 2Si2N2O反应生成.生坯采用注凝成型制备,然后在1780℃保温2h烧结,烧结体基本由板条状的Si2N2O及长柱状的β-Si3N4晶粒构成.Si2N2O陶瓷相对于Si3N4陶瓷而言,具有优异的抗氧化性能,低的弹性模量,以及低的热膨胀系数,因此,Si2N2O-Si3N4复相陶瓷结合了两者的优异性能,并大大提高了材料的热冲击性,材料的热冲击温差即使达到1200℃,其残余强度基本上没有变化.     

凝胶注模工艺制备高强度多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模成型工艺,成功地制备了具有高强度、结构比较均匀并有较高气孔率的氮化硅多孔陶瓷。本文研究了制得的多孔氮化硅的力学性能和微观结构,并讨论了获得高性能的原因。结果表明,采用适当的成型条件可制备出结构均匀、强度高、加工性能优良的坯体,烧成的多孔氮化硅陶瓷强度均>150MPa,气孔率>50％。SEM照片显示气孔是由长柱状β-Si3N4晶搭接而成的。均匀的气孔分布和柱晶结构是获得高性能的主要原因。     

h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的断裂行为及断裂韧性

以亚微米级α-Si3N4和h-BN粉末为原料,Y2O3-Al2O3为助烧剂,采用热压烧结制备了h-BN/Si3N4陶瓷复合材料.研究3h-BN含量对h-BN/Si3N4陶瓷复合材料断裂韧性及其断裂行为的影响.结果表明:随着h-BN含量增加,柱状β-Si3N4晶粒的直径和长径比均下降;未加h-BN时,β-Si3N4陶瓷以沿晶断裂为主,添加体积含量为6%和8%的h-BN后,复合材料出现明显的沿晶和穿晶断裂,而添加10%h-BN的陶瓷复合材料则以沿晶断裂为主.随着h-BN含量增加,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的断裂韧性下降,但由于h-BN颗粒对裂纹扩展的影响,因而其下降程度不大.     

仿生制备多孔氮化硅陶瓷

以松木炭化后形成的多孔木炭为模板,经Y2O3/SiO2混合溶胶浸渍生物碳模板形成Y2O3/SiO2/C复合体,在高压氮气氛下(0.6MPa),1600°C碳热还原氮化制备出牛物形态多孔氮化硅陶瓷.借助XRD、SEM研究了烧结助剂、烧结温度、反应时间和烧结气氛对烧结产物显微结构和晶相的影响,探讨了多孔Si3N4陶瓷的反应过程和机理.结果表明,多孔si3N4陶瓷是由主晶相β-Si3N4和少量晶间玻璃相YsSi4n4O14组成;多孔Si3N4不仅保留了松木的管胞结构,还在孔道中生长出纤维状形貌的β-Si3N4颗粒;Si3N4的反应烧结过程包括α-Si3N4的形成、晶形转变(α-β相变)和晶粒生长三个阶段.在1450°C烧结的机理是气-固和气-气反应机理,在1600°C通过液相烧结的溶解-沉淀机理形成纤维状的多孔Si3N4陶瓷.     

无压烧结制备氧氮化硅陶瓷

以β－Si3N4和ＳiO2粉末为原料,以ＭgAl2O4为烧结添加剂,通过无压烧结制备出致密的Ｓi2N2O陶瓷材料,所得材料由柱状Ｓi2N2O颗粒和少量β－Si3N4颗粒复合组成,研究了烧结温度对材料显微结构的影响,发现材料的断裂大部分是穿晶断裂。     

长柱状β-Si3N4晶粒与SiC晶须在层状Si3N4/BN复合材料中的作用

用SiC晶须和长柱状β－Si3N4对Si3N4/BN层状材料的基体层和分隔层进行了强化,轧膜工艺对SiC晶须和原料中存在的少量β－Si3N4晶粒有一定的定向作用,而基体层中定向分布的SiC晶须和长柱状的β－Si3N4晶粒对基体层的强讳论作用类似于块体材料,其抗弯强度和断裂韧性的提高幅度都大于50％,分隔层中β－Si3N4的定向度较差,但这利利于形成网状结构,在分隔层中起到骨架的作用,同时还可以增加裂纹的扩展长度,改善分隔层与基体层的界面结合状态,最终得到性能最佳的材料的成分为Si3N4 20wt%SiC晶须（基体层）,BN＋15vol%β-SiN4（分隔层）,其断裂功可达4820J／m2,抗弯强度仍可保持在650Mpa。β     

反应烧结Si3N4陶瓷微型转子的制备

介绍了一种适合于制备Si3N4陶瓷微细部件的微细制备技术．该技术主要包括Si粉的预烧结成形和微型加工以及反应烧结等三部分，结合了Si粉预烧结体的可加工性和Si3N4反应烧结所具有的近净尺寸成形特点，具有制备Si3N4陶瓷三维微细部件的优势．本研究利用该技术成功地制备了直径5mm、厚度1．2mm、叶片厚度大约70μm的Si3N4陶瓷微型转子．     

大气中烧结多孔氮化硅的相变和氧化机理研究

以α—Si3N4为原料，分别以Y2O3-Al2O3和MgO-Al2O3-SiO2两个体系作为烧结助剂，在大气中对氮化硅坯体在1400～1550℃进行烧结。研究了烧结温度、烧结助剂体系对氮化硅的氧化程度、氧化产物的影响。结果表明，以MgO-Al2O3-SiO2作烧结助剂有利于α-Si3N4转变为β-Si3N4，且该烧结助剂体系的的抗氧化能力也明显优于Y2O3-Al2O3体系。氮化硅在不同温度烧结时形成的氧化产物不同。     

添加β-Si3N4棒晶对氮化硅陶瓷力学性能的影响

将由自蔓延燃烧合成法制备的β—Si₃N₄棒晶加入到α-Si₃N₄起始原料中,研究了热压烧结氮化硅陶瓷力学性能的变化.随棒晶添加量的增加,材料的韧性提高,抗弯曲强度下降.与不加棒晶相比,加入8wt％的β-Si₃N₄棒晶可使陶瓷的韧性从4.0MPa·m^1/2提高到6.7MPa·m^1/2.断口形貌和压痕裂纹的显微结构观察表明,韧性的提高源于长柱状晶粒的拔出和裂纹的偏转.     

稀土Lu2O3对氮化硅陶瓷性能的影响

以稀土氧化物Lu2O3作为单一添加剂,研究了稀土氧化物的添加量对氮化硅在相变过程密度、力学性能的影响规律.指出了氮化硅粉体的α→β相变率与稀土氧化物的添加量、粉体的热处理温度之间的关系.研究表明:加入Lu2O3添加剂后,β-Si3N4相的比率随着温度的升高呈明显上升趋势,当热处理温度达到1750℃时,β-Si3N4相的比率几乎接近或达到100％.随着Lu2O3含量的增加,在烧结过程中所形成的液相量随之增多,相对密度随之提高.随Lu2O3添加量的增加,试样的抗弯强度也增大,在10％时达到峰值,抗弯强度为1259.90MPa;氮化硅陶瓷的硬度随Lu2O3添加量的变化规律与抗弯强度的变化规律相似.Lu2O3含量在10％时,试样的断裂韧性值达到最大,为6.277MPa·m1/2.     

反应烧结Si3N4陶瓷微型转子的制备

介绍了一种适合于制备Si3N4陶瓷微细部件的微细制备技术.该技术主要包括Si粉的预烧结成形和微型加工以及反应烧结等三部分,结合了Si粉预烧结体的可加工性和Si3N4反应烧结所具有的近净尺寸成形特点,具有制备Si3N4陶瓷三维微细部件的优势.本研究利用该技术成功地制备了直径5mm、厚度1.2mm、叶片厚度大约70μm的Si3N4陶瓷微型转子.     

反应烧结氮化硅陶瓷研究现状

Si3N4基陶瓷在各行各业中有着广泛的应用,是重要的无机陶瓷材料。本文简述了Si3N4基陶瓷反应烧结工艺,综述了Si3N4基陶瓷的反应烧结制备工艺的影响因素,评述反应烧结Si3N4基陶瓷存在的问题,并对Si3N4基陶瓷的反应烧结发展方向进行了展望。     

稀释剂量对反应烧结Si_3N_4陶瓷结构和性能的影响

以工业Si粉为原料,α-Si3N4粉为稀释剂,聚乙烯醇为粘结剂,采用反应烧结工艺制备了Si3N4陶瓷。研究了稀释剂量对反应烧结Si3N4陶瓷的体积密度、开气孔率、相组成、微结构、弯曲强度和抗热震性的影响。结果表明,随稀释剂量的增加,Si3N4陶瓷的体积密度从2.27g/cm3降至2.04g/cm3,开气孔率从23%升至33.8%。Si3N4陶瓷由α-Si3N4、β-Si3N4和少量单质Si组成。Si3N4主要以针状晶形式存在,残留Si呈不规则块体。随着稀释剂量的增加,4组Si3N4陶瓷的三点抗弯强度分别为119MPa、112MPa、146MPa和113MPa;经50次800℃至室温空冷热震后,其强度保持率分别为81.5%、90.2%、87%和88.5%,表现出较好的抗热震性。