烧结助剂对氮化硅陶瓷显微结构和性能的影响

氮化硅中氮原子和硅原子的自扩散系数很低，致密化所必需的扩散速度和烧结驱动力都很小，在烧结过程中需采用烧结助剂。烧结助剂是影响氮化硅陶瓷的显微结构和性能的关键因素之一。有效的烧结助剂不但可以改善氮化硅陶瓷的显微结构，而且可以提高氮化硅陶瓷的高温性能和抗氧化性能。     

烧结助剂对自增韧Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

研究了烧结助剂质量分数及比例对热压自增韧Si3N4 陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明 :材料室温抗弯强度和断裂韧性均在烧结助剂的质量分数为 15 %时达到峰值 ,其中 5 %Y2 O3 10 %La2 O3 85 %Si3N4 体系的抗弯强度达 911.3MPa,断裂韧性达10 .0 2MPa·m1 /2 。同时 ,分析了材料显微结构与力学性能的关系 ,发现自增韧Si3N4 陶瓷中 β-Si3N4 柱状晶直径的双峰分布特征对材料力学性能的提高起着很重要的作用     

烧结工艺对Si3N4泡沫陶瓷性能的影响

本文在有机泡沫浸渍法制备多孔氮化硅陶瓷的过程中,讨论了升温速度、烧结助剂的添加量和烧结温度对氮化硅网眼多孔陶瓷显微组织、物相和力学性能的影响.研究结果表明,随Y2O3和Al2O3的含量的增加,烧结体的强度明显增加,且含量为20%时较优.通过分析聚氨酯海绵的DSC-TDA曲线,得出在150～475 ℃温度区间,要缓慢升温.烧结温度在1700 ℃左右较优,且相变较完全.     

以NaN3作添加剂制取Si3N4晶须

用ＮａＮ３作添加剂,在０．５－１ＭＰａ的较低氮气压力下,以燃烧合成工艺,制取了柱状及针状氮化硅晶须。ＮａＮ３的分解不仅能够降低燃烧温度和氮气压力,提高氮化率及α－Ｓｉ３Ｎ４的含量,还能作为氮化硅晶须生长的催化剂。作为固态氮化剂加入的ＮａＮ３过多则易形成Ｎａ的硅酸盐,使产物纯度降低;而加入量不足,则不能实现完全氮化。推测燃烧合成的氮化硅晶须是通过气相沉积（ＶＣ）机制生长的。     

纳米SiC—Si3N4复合粉体制备材料的显微结构

以自制的纳米ＳｉＣ－Ｓｉ３Ｎ４复合粉体为原料，用气压烧结的方法制备陶瓷复合材料。对此材料用ＴＥＭ和ＨＲＥＭ电镜显微分析的结果发现两种不同的显微结构：纳米－微米结构和亚微米－微米结构。对两种结构的形成机理作了初步的探讨。     

Si3N4／Si3N4陶瓷连接的研究进展

连接技术是Ｓｉ３Ｎ４陶瓷实用过程中必须解决的难题之一。本文综述了Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４陶瓷连接的研究现状以及不同连接工艺对连接强度的影响。     

β-Si3N4晶种对Si3N4陶瓷力学性能和显微结构的影响

采用无压烧结工艺制备了长柱状β-Si3N4品种.研究了晶种尺寸对Si3N4陶瓷力学性能和显微结构的影响.结果表明:在1750℃通过控制保温时间(1h、1.5h和2h)可获得不同尺寸的长柱状β-Si3N4晶种.Si3N4陶瓷加入晶种后,其相对密度和抗弯强度虽略有降低,但断裂韧性得到大幅提高.平均长度为4.51μm,长径比为5.71的品种对Si3N4陶瓷的增韧效果最佳;且随着其添加量的增加,Si3N4陶瓷的断裂韧性先升高再降低,当掺量为2wt％时断裂韧性达到最高(提高了20％以上).显微结构分析表明,Si3N4陶瓷断裂韧性的提高,与因晶种加入而导致的Si3N4晶粒长径比和大长柱状晶粒含量的增加有关.     

热压添加复合助剂的Si3N4陶瓷的显微结构与力学性能

本工作对两种成分的Si_3N_4陶瓷进行了热压烧结。测定了密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等性能指标。在扫描电镜下进行了显微结构及断口观察。研究表明,同时加入几种添加剂(Y_2O_3、MgO、AIN、Al_2O_3等)对形成均匀致密、长径比大,粒径小的柱状β-Si_3N_4有利,高的断裂韧性和抗弯强度的获得主要取决于以柱状β晶为基本特征的显微结构。     

Si_3N_4陶瓷材料的氧化行为及其氧化机理

采用氧化后再氧化的实验方法,通过对 Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料氧化行为的研究和氧化动力学的分析,讨论了 Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料的氧化机理。结果表明, Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料的氧化行为表现为氧化增量随时间的变化服从抛物线规律：（Δ Ｗ ）２ ＝ Ｋｐ ｔ 。提出了氧在氧化层中的向内扩散是 Ｓｉ３ Ｎ４ 氧化过程中的控制步骤;并认为烧结添加剂或杂质等对 Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料氧化速度的影响,是通过改变氧化层的组成、结构,使氧在氧化层中的扩散速度发生变化而产生的。     

Si3N4／Ti界面反应机理及界面层的显微结构

研究了采用熔盐热析出反在无压烧结氮化硅陶瓷表面生成的钛金属膜与陶瓷基体的界面反应机理和反应层显微结构，研究了不同反应温度下的界面反应产物及其分布规律，并探讨了界面反应的机理 。     

群青粒子的微胶囊化及其分形表征

研究了群青粒子微胶囊化及改性的方法，并用表面分形维数对粒子的表面形貌予以量化表征。结果表明：群青粒子的微胶囊化是改善群青不耐酸性的有效途径；群青粒子的Ｄ值在２－３这间，微胶囊化后的粒有面分维大于原样品粒子的表面分维，且微胶囊化粒子的Ｄ值越大，生胶囊化改性效果越明显。     

加入纳米氮化硅对氮化硅陶瓷性能与结构影响

本文以亚微米级氮化硅为起始原料，加入纳米氮化硅来增强基体，添加氧化铝和氧化钇为烧结助剂，等静压成型，采用无压烧结的方式来制备具有优良性能的氮化硅陶瓷。主要研究了纳米氮化硅的分散；纳米氮化硅的加入量对氮化硅陶瓷力学性能的影响；纳米氮化硅的加入量对氮化硅陶瓷使用性能的影响；纳米氮化硅的加入量对氮化硅陶瓷显微结构的影响。研究结果表明：乙醇作为溶剂在分散介质为聚乙二醇的情况下，超声波震荡40分钟时，纳米氮化硅分散效果最好；随纳米氮化硅加入量的增加，显气孔率增加，吸水率增大；加入3wt％的纳米氮化硅时，试样的体积密度最大，抗弯强度、洛氏硬度、断裂韧性最好，具有较理想的显微结构。     

Si3N4对硫系玻璃的热学和力学性质的影响

对在两个硫系玻璃系统中引入Si3N4所产生的效应进行了研究,发现其影响程度与基玻璃的组成有关。用描述共价键固体交连程度的系统平均配位数概念讨论了这种关系。发现与处于富硫族元素组成区的硫系玻璃相比,在处于富阳性元素组成区的硫系玻璃中引入Si3N4对玻璃热、力学性能的改善程度较低。这是因为没有足够的硫族元素起连接作用,多余的Si并不能对网络交连程度的提高做贡献。进一步的研究结果证实了在不同组成区引入Si3N4对玻璃转变温度θg的不同影响。在富阳性元素组成区θg甚至随系统平均配位数的增加而略有提高的原因则在于“错键效应”对玻璃网络所可能起到的局部连接作用。     

混料方式对氮化硅陶瓷力学性能和显微结构的影响

借助扫描电镜、透射电镜、高分辨电镜、能量分散X射线等分析手段,研究了无压烧结氮化硅陶瓷材料的力学性能和显微结构,着重比较了粉料混合方式对材料力学性能和显微结构的影响。研究结果表明:行星式球磨机强化球磨混料可以有效地改善陶瓷粉料的混和效果,使烧结助剂均匀分布,抑制了晶粒的异常长大,有利于均匀结构的形成,力学性能也有不同程度的提高,而采用普通球磨混料方式制备的材料在局部区域产生晶粒异常长大情况。强化球磨混料制备氮化硅陶瓷的弯曲强度高达1.06GPa,Rockwell硬度达92,Vickers硬度达14.2GPa,断裂韧性达6.6MPa·m1/2。     

以柠檬酸铵为TiO2分散剂控制Si3N4-TiN复相陶瓷的显微结构

以Si3N4,AlN和TiO2为原料,Y2O3和Al2O3为烧结助剂,通过添加柠檬酸铵作为TiO2的分散剂,采用原位反应合成法制备TiN体积分数为5%的Si3N4-TiN复相陶瓷,在高温烧结过程中原料中的TiO2和AlN反应生成TiN.通过扫描电子显微镜观察了柠檬酸铵分散剂用量对Si3N4-TiN复相陶瓷显微结构的影响.结果表明:添加柠檬酸铵分散剂降低原料混合粉体中TiO2的团聚,获得组分均匀的Si3N4-TiO2-AlN复合粉体,从而提高Si3N4-TiN复相陶瓷中TiN相在Si3N4基体中的分散性,烧结后获得显微结构均匀的Si3N4-TiN复相陶瓷.当在体系中添加0.20g柠檬酸铵分散剂可以显著改善Si3N4-TiN复相陶瓷的显微结构,TiN晶粒被控制在0.2～0.3μm.     

烧结工艺对Si_3N_4/TiC纳米复合陶瓷材料微观结构及力学性能的影响

以La2O3和Y2O3作为复合烧结助剂,采用热压烧结法制备了Si3N4基复合陶瓷材料。研究了保温时间和烧结助剂含量对复合材料微观结构及力学性能的影响。研究表明:所制备的Si3N4/TiC陶瓷复合材料的微观结构呈现纵横交错、相互嵌套的结构,晶粒尺寸呈现明显的双峰分布特征,单位面积内晶粒数量与烧结助剂含量之间呈线性降低关系。当烧结助剂质量含量为8%时,该复合陶瓷材料具有最优的力学性能,其抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度分别达到943MPa,8.38MPa·m1/2和16.67GPa。     

初始硅粉粒度对自蔓延高温合成氮化硅的影响

研究了平均粒度分别为２,７．８和１５．４μｍ的３种初始硅粉在氮气中的燃烧氮化规律。初始硅粉粒度越细,则在氮气中的燃烧温度高越高,燃烧滤蔓延速度越快,激活能也越低;较细的硅粉表面的硅蒸发通量大,ｐｓｉ高,易于形成延长方向与硅粉表面垂直的针状或柱状、纤维状晶体;而较粗的硅粉则易于形成氮化硅包覆层,且可以通过“包覆爆裂”机制继续进行二次氮化。较细的硅粉在氮气中的燃烧温度曲线上只出现一次燃烧峰,而较粗的硅