Si3N4—ZrO2陶瓷中ZrN的生成及其对性能的影响

研究了ＺｒＮ在Ｓｉ３Ｎ４－ＺｒＯ２复相陶瓷中的形成及其对材料性能的影响，结果表明：在１．５ＭＰａ Ｎ２气压烧结条件下，ＺｒＮ的形成温度约为１６００℃，提高Ｎ２的压力有利于抑制ＺｒＮ的生成，以稳定的ｔ－ＺｒＯ２加入Ｓｉ３Ｎ４基体中，对抑制ＺｒＮ的生成有明显作用。当复相陶瓷中生成一定量的ＺｒＮ时，力学性能明显下降，而ＺｒＯ２分布均匀且以ｔ－ＺｒＯ２，ｃ－ＺｒＯ２形式存在时，复相陶瓷具有较高的强度（７４     

Si_3N_4陶瓷粉末特性及其对烧结性能的影响

Si_3N_4陶瓷粉末的化学、物理特性,如纯度、粉末粒子的反应性,粒子的晶型和形貌,强烈影响SI_3N_4陶瓷烧结后的致密化程度和陶瓷的机械性能,本文综合分析了Si_3N_4粉末特性和要求,对现有的四种技术路线制备的Si_3N_4粉末特性指标进行了比较,认为液相法制备超细,高纯Si_3N_4粉末是一条很有发展潜力的技术路线。     

放电等离子体烧结Si_3N_4-BN复合陶瓷性能研究

以Si3N4和BN粉末为原料,Si3N4-BN复合粉末中BN的体积分数分别选定为10%、20%和30%,采用质量分数为2%的Al2O3和6%的Y2O3作为烧结助剂,分别在1500、1600和1650℃,压力50 MPa,保温5 min的条件下,采用放电等离子体烧结法制备了致密Si3N4-BN复合陶瓷。XRD结果和SEM分析表明:当煅烧温度为1650℃时,复合陶瓷中的α-Si3N4已完全转变为β-Si3N4;BN的加入抑制了复合陶瓷中Si3N4晶粒的生长而使结构细化;复合陶瓷的维氏硬度和断裂韧性随BN含量的增加而逐渐降低。     

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。     

反应烧结制备多孔β-sialon/Si_3N_4陶瓷

以Si粉和Al2O3空心球为原料,采用反应烧结后高温烧结法制备了多孔β-sialon/Si3N4陶瓷。X射线衍射结果表明:在0.25MPa的氮气压力下于1300℃反应烧结2h后在0.25MPa的氮气压力下1700℃及1750℃高温烧结2h,制备的样品的组成为β-sialon(Si6-zAlzOzN8-z,z=3)及β-Si3N4,随着烧结温度由1700℃升高至1750℃,β-sialon的相对质量分数由29.9%增加至56.8%。场发射扫描电镜观察结果表明:1750℃高温烧结样品的显微结构由大孔β-sialon及疏松的β-Si3N4基体组成。1750℃高温烧结后,样品的气孔率为28%,抗弯强度为92.5MPa。     

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。     

添加Al_2O_3和ZrO_2的Si_3N_4陶瓷的氧化行为以及氧化对强度的影响

研究了添加Al_2O_3和ZrO_2的Si_3N_4陶瓷材料的氧化行为,同时探讨了氧化对陶瓷材料室温强度和高温强度的影响。实验结果表明,Si_3N_4陶瓷材料在空气中的氧化行为服从抛物线规律。另外、Si_3N_4陶瓷材料在1200℃的空气中氧化后其室温强度随着氧化时间的增加呈现先增加后下降的趋势,其中在1200℃的空气中氧化50h后其室温强度提高了8％。当在1300℃的空气中氧化后其高温强度随着氧化的进行有较明显的增加,其中在1300℃的空气中氧化75h后其高温强度提高了15％。     

反应烧结温度对Si_3N_4-SiC材料性能的影响

以高纯绿SiC和Si粉为原料,用630 t摩擦压力机成型为600 mm ×400 mm×90 mm的坯体,经远红外干燥后,以城市煤气为燃料,在20 m3梭式窑中分别于1 420和1 500℃隔焰氮化烧成,对烧后Si3N4-SiC试样中心和边缘部位的理化性能(包括抗冰晶石侵蚀性能)和显微结构进行了检测和分析.结果表明:1)反应烧结Si3N4-SiC耐火材料中Si3N4的形成、分布和完全氮化等受诸多因素影响;要想使制品(尤其是尺寸较大的制品)的氮化比较完全,提高氮化烧成温度是非常有效的途经;2)制品中Si3N4分布不均匀:中心部位Si2N2O和游离si的含量均较边缘部位的高,显气孔率也比边缘部位高约1%～2%;3)随着温度的升高,不可避免地出现Si的迁移,从而导致最终制品中Si3N4的分布不均匀,但这是否会影响制品的使用性能,尚需进一步研究.     

莫来石涂层对Si_3N_4陶瓷材料抗氧化性能的影响

利用Sol－Gel法在Si3N4陶瓷材料的表面涂上一层莫来石涂层，并用X射线衍射和X射线电子能谱（XPS）仪分析了涂层后Si3N4陶瓷材料的表面。涂层后Si3N4陶瓷材料在1300℃下氧化100h后，氧化增重从原来的0.42mg·cm-2降低到0．29mg·cm-2。     

热处理对热压Si_3N_4-ZrO_2力学性能的影响

研究了热处理对热压 Si_3N_1-ZrO_2陶瓷力学性能的影响。结果表明:以 Al_2O_2为烧结助剂的热压 Si_3N_4-ZrO_2在1000～1200℃的中温下热处理1h 后,抗弯强度明显提高,而以 Al_2O_2-LA_2O_2为烧结助剂时热处理后抗弯强度反而降低。探讨了热处理的增强机理,认为(Y,N)稳定的立方 ZrO_2在热处理中氯化生成单斜相并伴随有体积变化,导致的表面压应力是改善强度的主要原因,强度的增长与存在的(Y,N)稳定的立方相量成正比。     

Si3N4陶瓷气氛压力烧结（GPS）技术

本文论述了气氛压力烧结技术产生的技术前景，ＧＰＳ烧结的原理和优越性，介绍了ＧＰＳ烧结工艺的技术关键以及在材料制备中的实际应用。     

SiC晶须对Si3N4陶瓷基复合材料机械强度的影响

制备了含10vol％,20vol％及30vol％SiC晶须的Si_3N_4基复合材料,对其室温及高温机械强度的测试研究表明,SiC晶须对基体的高温机械性能有明显的增强作用。含20vol％SiC晶须的复合材料1200℃下强度达780MPa,比基体材料提高50％。通过SEM和TEM研究,讨论了SiC晶须增强的原因。     

Si3N4结合SiC窑具的研制及应用

本文根据试验确定了工艺路线,介绍了氯化烧成机理、原材料的选择及生产工艺对制品的影响,生产出的制品技术指标先进,性能优良。作为更新换代的新型窑具材料具有显著的经济效益和社会效益,有着广泛的使用价值。     

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。     

X射线衍射研究球磨Si3N4粉末的特征

Ｓｉ３Ｎ４粉末在行星球磨机中以酒精为研磨液进行湿磨，直至１９５小时。采用Ｘ射线粉末衍射研究了Ｓｉ３Ｎ４粉末晶块尺寸值和晶烃量与研磨时间的关系，晶块尺寸值与晶格畸变量的分离基于两项宽化效应对布拉格角的依赖不同。结果表明：在最初５０小时的左磨中，晶块细化很快，超过１７０小时后，晶块不再减小；经１９５小时球磨，粉末晶块尺寸值从未磨样的０．２３μｍ减少到０．０７４μｍ；经计算得未磨样最小位错密度为ρＤ＝５     

自增韧Si_3N_4陶瓷的制备与性能研究

本文对自增韧Si3N4陶瓷材料进行了研究。采用SHS合成的α-Si3N4为原料,添加复合稀土氧化物Y2O3、Al2O3,采用热压烧结制备自增韧氮化硅,热压温度为:1800℃;压力为:30MPa。研究了不同的稀土、添加剂对氮化硅自增韧效果的影响。测试了样品体积密度、抗弯强度和断裂韧性。采用SEM和XRD分析了样品的显微结构和物相组成。实验结果表明,样品的最优配比为:70%α-Si3N4,22%TiC,6%Y2O3,2%Al2O3;样品的相对密度为99.82%,抗弯强度为788.04MPa;断裂韧性为12.45MPa.m1/2。其主晶相为β-Si3N4,有较明显的长柱状晶体。