逆反应烧结制备碳化硅/氮化硅复合材料的工艺

制备Si3N4／SiC复合材料的常规反应烧结是以Si和SiC为原料进行氮化烧结,而逆反应烧结是以Si3N4和SiC为原料,首先使Si3N4反向反应为活性氧化物后再进行烧结。建立逆反应烧结工艺制备Si3N4／SiC复合材料的热力学基础。确定了Si3N4先于SiC氧化;氧化产物可以是SiO2,也可以是Si2N2O;形成的SiO2氧化膜不会与基体材料反应;在膜与基体之间可能生成Si2N2O。论证了逆反应烧结的热力学可行性。通过6个烧结实验,证实了其热力学分析的正确性,并从工艺参数与密度变化、残氮率和比强度等关系筛选出最佳的烧结工艺参数。     

氮化硅结合碳化硅的重烧结研究

对氮化烧成后的氮化硅结合碳化硅试样进行了不同温度下的重烧结研究。实验结果表明，重烧结后的试样的常温三点抗弯强度平均提高约69％，HRA硬度值平均也有14％的提升，相组织含量发生微量变化，微观组织气孔由不规则形状遂渐趋圆．氮化生成物微颗粒之间产生成片连接。经过重烧结的材料。更适合于高温下的使用。     

反应烧结氮化硅-碳化硅复合材料的氮化机理

为分析反应烧结氮化硅结合碳化硅(Si3N4-SiC)材料中微观结构和氮化硅分布不均匀的原因,对在隔焰燃气氮化梭式窑中应用反应烧结氮化方法制备的氮化硅结合碳化硅复合材料进行结构研究和热力学分析。结果表明:材料中的氮化硅以纤维状和柱状两种形状存在。Si的氮化机理为:Si首先被氧化成气态SiO,降低了体系的氧分压,当氧分压足够低时,Si与N2直接反应形成柱状Si3N4,气态SiO亦可与N2反应生成氮化硅,这是一个气-气反应,故生成的Si3N4为纤维状。氮化反应前SiO主要分布于材料孔隙和表面,因而生成的氮化硅分布不均匀,导致了反应烧结Si3N4-SiC材料结构的不均匀。     

反应烧结形成氮化硅/碳化硅材料

介绍了反应烧结形成氮化硅／碳化硅材料的制备工艺，对该材料的微观结构、性能及其影响因素进行了阐述，并介绍了该材料的应用背景。     

碳化硅及其复合材料的烧结

本文分析了ＳｉＣ及其复合材料设计与烧结关系,新烧结新工艺的特点和发展趋势,探讨ＳｉＣ及其复合材料烧结驱动力脑海在化烧结机理,讨论了助剂向我功能多组分发展趋势。     

氮化硅结合碳化硅材料反应烧结时的杂质相行为分析

分析了Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ材料反应烧结时Ｆｅ２Ｏ３,ＳｉＯ２,Ａｌ２Ｏ３,ＣａＯ等杂质相的反应行为。     

反应烧结制备碳化硅-氮化铝复合材料

采用硅作为熔渗剂,利用真空反应烧结的工艺,在1600℃烧结制得了结构致密、密度低的碳化硅-氮化铝(SiC/AlN)复合材料,分析测试了所制得的复合材料的物相、微观结构和力学性能.结果表明,氮化铝的添加量由2wt％增加到10wt％时,复合材料的力学性能出现先增加后减小的趋势,当AlN含量为6wt％时,得到复合材料的力学性能最高,其抗弯强度为256 MPa,显微硬度为2660 HV.加入AlN后,复合材料的孔隙率略微有点上升,烧结体的密度在2.95 ～3.01 g/cm3之间.复合材料的主要组成相为SiC、AlN和Si.     

无压烧结碳化硅复合材料的制备与性能研究

以部分碳化钛为增强相投入到碳化硅基体材料中,并投入微量炭黑和碳化硼为烧结活化剂,利用无压固相烧结技术制造了碳化硅基陶瓷复合材料。评测了其力学性能,凭借扫描电镜(SEM)观测了试样的断口形貌与表观形貌,并探讨了其氧化行为。结果表明:在碳化硅中投加部分碳化钛,对复合材料的力学性能有非常大地益处,于9 wt%时达到顶峰,弯曲强度497 MPa,相对密度98.9%,断裂韧性4.79 MPa·m^1/2。复合材料的显微组织构造紧致密实,TiC颗粒在SiC材料中的离散作用而激发的钉扎效果和裂纹偏移转向为其主要的增韧原理。在设定的氧化条件下(1200℃保温2 h),试样表面形成了一层较为致密并可以弱化氧化进程的氧化膜层。     

多孔Si_3N_4/BN复相陶瓷的常压烧结制备

以微米级Si3N4和h-BN粉末为原料,Yb2O3-Al2O3-Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备了BN体积含量为25%的多孔Si3N4/25%h-BN复相陶瓷。研究了Yb2O3添加量对Si3N4/25%BN复相陶瓷力学性能的影响,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复相陶瓷的物相组成和显微结构。结果表明:随着Yb2O3添加量增加,制备的Si3N4/25%BN复相陶瓷的气孔率逐渐增大,收缩率变小,相对密度减小。Yb2O3添加量为2%(质量分数)时,Si3N4/25%BN复相陶瓷的气孔率为15.1%,相对密度为72.8%;当Yb2O3添加量提高至15%时复相陶瓷的气孔率增加至32.1%,相对密度则降至60.3%。同时随着Yb2O3添加量增加,复相陶瓷的室温抗弯强度先增大后减小,Yb2O3含量为4%时,室温抗弯强度呈现最大值,可达264.3MPa。     

放电等离子烧结Si3N4/Al2O3纳米复相陶瓷的增韧机理

用放电等离子烧结制备了Si3N4/A12O3纳米复相陶瓷.在1 450℃,当Si3N4质量分数为10%时,Si3N4/A12O3纳米复相陶瓷的韧性达到5.261MPa·m1/2,与纯Al2O3的断裂韧性4.014MPa·m1/2相比提高了31.1%.X射线衍射分析表明在高温烧结形成了sailon相.扫描电镜显微分析显示复相陶瓷具有晶内/晶界混合型结构,增韧机制主要为微裂纹增韧和残余应力增韧.     

电泳沉积-烧结两步法制备C/SiC复合材料

采用电泳沉积法在石墨基体上制备厚度可控的Si涂层,考察了电泳沉积参数(电压、沉积时间、固含量及添加剂量)对涂层沉积量的影响。所制备的Si涂层通过烧结与石墨基体发生在位反应形成SiC涂层。涂层成分的XRD分析表明烧结后生成β-SiC。用SEM观察涂层烧结前后的形貌,烧结后Si渗入基体内部。孔径分布数据表明所形成的SiC涂层导致石墨孔径变小。1200℃的抗氧化实验表明涂层起到了良好的防护作用。实验提供了一种制备C/SiC复合材料的新方法。     

SiCp／Si3N4复合材料的低温冷处理与强韧化

研究了ＳｉＣｐ粒径与ＳｉＣｐ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料的抗弯强度和断裂韧性之间的关系，详细探讨了低温冷处理对材料性能的影响。研究结果表明，ＳｉＣｐ颗粒增加粒径范围为３０～５０μｍ增强的粒径范围为〈２５μｍ，低温冷处理不仅可以进一步提高强度和韧性，而且可以改变增韧的粒径范围，使增韧和增强的粒径范围部分重合，这为正确材料的强韧化设计和合理制定强韧化工艺提供了依据。     

定向排布的SiC晶须补强Si3N4复合材料的制备

通过挤制成型和热压烧结成功地制备了具有很好的一维定向排布的ＳｉＣ晶须补强Ｓｉ３Ｎ４复合材料，并从力学上分析了挤制成型过程中流体的受力状态，使晶须定向排布的原因以及影响晶须定向度的因素。     

氮化硅粉末的冲击波活化与烧结研究

采用炸药爆炸驱动飞片加载技术,实现了两种压力（15.7和25.6GPa)的冲击波加载,对氮化硅粉末进行冲击波活化研究。通过运用TEM,SEM,XRD等手段分析了粉末和烧结陶瓷的特性,测试了烧结试件的力学性能。对经过冲击波活化和未经活化的粉末特性比较后得知：在冲击波作用过的粉末中没有发现明显的相变和聚结现象,而粉末颗粒结构中则出现了大量的位错及位错带。对活化粉和未活化粉掺混相同的烧结助剂（5％MgO 5?O2)后,在相同的热压烧结工艺条件下进行烧结,结果表明：冲击波活化明显促进烧结的致密化过程,而烧结温度则决定Si3N4的相变过程。因此烧结件的强度将与两者的综合效应相关。     

化学激励燃烧合成Si3N4/SiC复合粉体的研究

研究了利用聚四氟乙烯作活化剂时Si／C混合粉末在氮气中燃烧合成Si3N4／SiC复合粉体。结果表明：当聚四氟乙烯的加入量为10％(质量分数)时可有效激励Si-C弱放热反应，使之以燃烧合成方式生成Si3N4／SiC复相粉。在埋粉条件下Si／C／SiC混合粉末也可以实现燃烧合成Si3N4／SiC复相粉。氮气参与反应时可进一步提高燃烧反应温度，并且首先以气相-晶体生长机制生成Si3N4，然后在高温贫氮的反应前沿Si3N4分解，再与C反应生成SiC。在Si3N4／SiC复合粉中Si3N,形貌以晶须为主。综合X射线衍射分析、扫描电镜观察及原子力显微镜观察对实验结果进行了讨论，解释了Si3N4晶须的形成原理。     

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。