Al2O3对Si3N4结合SiC材料抗氧化和抗碱侵蚀性的影响

研究了添加0～8％Al2 O3对烧成Si3N4结合SiC耐火材料的显微结构、抗氧化和抗碱侵蚀能力的影响。借助XRD、SEM及光学显微镜观察发现：添加Al2 O3通过氮化反应烧结使得材料基质中的Si3N4由纤维状Si3N4向柱状Sialon相转化,显微结构更加致密。4#试样中的Al2O3加入量对提高Si3N4结合SiC耐火材料的抗氧化和抗碱侵蚀性的作用已极其明显。     

纳米粒子混合填充聚四氟乙烯复合材料的性能

采用模压成型法制备纳米Si3N4或SiC与纳米Al2O3混合填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究不同质量分数的纳米Si3N4或SiC与5%纳米Al2O3混合填充对PTFE复合材料力学与耐磨性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料拉伸断面的微观结构,探讨其增强机理.结果表明:纳米SiN4或SiC与Al2O3混合填料均能使PTFE复合材料的硬度和耐磨性提高,且填充Si3N4/Al2O3的PTFE复合材料的硬度、拉伸性能、冲击强度和耐磨性均优于填充SiC/Al2O3的,其中5%Si3N4与Al2O3混合填充的PTFE复合材料有较好的综合性能.微观分析表明:Si3N4/Al2O3在PTFE基体中分散性较好,说明Si3N4与Al2O3具有较好的协同作用.     

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。     

自增韧陶瓷复合材料的研究

本文叙述了Si3N4、Sialon、Al—Zr—C、Ti—B—C、SiC、Al2O3和玻璃陶瓷等自增韧陶瓷复合材料的研究，并简要介绍了自增韧陶瓷复合材料的制备工艺、微观结构、增韧机理，及材料形成的热力学和动力学条件。     

NiO催化氮化制备Si_3N_4/SiC复合材料及其高温性能

以原位生成的NiO纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备Si3N4/SiC复合材料,研究了所制备复合材料的常温物理性能、高温力学性能、抗热震性、抗氧化及抗冰晶石侵蚀性能。结果表明:1)所制备Si3N4/SiC复合材料的常温耐压强度及抗折强度值分别为131.0及24.6MPa;2)Si3N4/SiC复合材料的高温抗折强度随着温度的升高而增加,1573K时达到最大值后又缓慢下降,但即使1673K时复合材料的高温抗折强度仍高于其常温抗折强度;3)Si3N4/SiC复合材料具有较好的抗热震性能,当实验温度为1573K,采用水冷时,其强度保持率仍有50%左右;4)所制备Si3N4/SiC复合材料开始氧化温度约为1173K,其抗氧化性能优于无催化剂时制备的Si3N4/SiC复合材料;5)所制备的复合材料具有良好的抗冰晶石侵蚀性能。由于NiO纳米颗粒催化生成大量的Si3N4晶须,这些晶须交互分布在骨料之间,形成网络状结构,从而提高了复合材料的性能。     

NiO催化氮化制备Si_3N_4/SiC复合材料及其高温性能

以原位生成的NiO纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备Si3N4/SiC复合材料,研究了所制备复合材料的常温物理性能、高温力学性能、抗热震性、抗氧化及抗冰晶石侵蚀性能。结果表明:1)所制备Si3N4/SiC复合材料的常温耐压强度及抗折强度值分别为131.0及24.6MPa;2)Si3N4/SiC复合材料的高温抗折强度随着温度的升高而增加,1573K时达到最大值后又缓慢下降,但即使1673K时复合材料的高温抗折强度仍高于其常温抗折强度;3)Si3N4/SiC复合材料具有较好的抗热震性能,当实验温度为1573K,采用水冷时,其强度保持率仍有50%左右;4)所制备Si3N4/SiC复合材料开始氧化温度约为1173K,其抗氧化性能优于无催化剂时制备的Si3N4/SiC复合材料;5)所制备的复合材料具有良好的抗冰晶石侵蚀性能。由于NiO纳米颗粒催化生成大量的Si3N4晶须,这些晶须交互分布在骨料之间,形成网络状结构,从而提高了复合材料的性能。     

NiO催化氮化制备Si_3N_4/SiC复合材料及其高温性能

以原位生成的NiO纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备Si3N4/SiC复合材料,研究了所制备复合材料的常温物理性能、高温力学性能、抗热震性、抗氧化及抗冰晶石侵蚀性能。结果表明:1)所制备Si3N4/SiC复合材料的常温耐压强度及抗折强度值分别为131.0及24.6MPa;2)Si3N4/SiC复合材料的高温抗折强度随着温度的升高而增加,1573K时达到最大值后又缓慢下降,但即使1673K时复合材料的高温抗折强度仍高于其常温抗折强度;3)Si3N4/SiC复合材料具有较好的抗热震性能,当实验温度为1573K,采用水冷时,其强度保持率仍有50%左右;4)所制备Si3N4/SiC复合材料开始氧化温度约为1173K,其抗氧化性能优于无催化剂时制备的Si3N4/SiC复合材料;5)所制备的复合材料具有良好的抗冰晶石侵蚀性能。由于NiO纳米颗粒催化生成大量的Si3N4晶须,这些晶须交互分布在骨料之间,形成网络状结构,从而提高了复合材料的性能。     

SiC基陶瓷材料高温相平衡研究——SiC–Si_3N_4–Y_2O_3系统相关系

通过在1680℃热压烧结,氮和氩2种气氛下制备了SiC–Si3N4–Y2O3陶瓷材料样品,并采用X射线衍射仪分析了样品的相组成。结果表明:在SiC–Si3N4–Y2O3样品的系统中,除了SiC和Si3N4共存外,还生成了Si3N4·Y2O3(M),Si2N2O·Y2O3(K)和Si2N2O·2Y2O3(J)相。SiC和Si3N4都分别同这3相共存。Si2N2O组分的引入使系统扩大成为SiC–Si3N4–Si2N2O–Y2O3四元系。在此四元系统中分别确定了3个相容性四面体,即,SiC–M–K–J,SiC–M–J–Y2O3,SiC–Si3N4–M–K(N2气氛)或SiC–Si3N4–M–J(Ar气氛)。随着样品中配置粉料的氧含量和高温氛围氧分压的影响,SiC和Si3N4将依含氧量由低到高的顺序M,K,J,Y2O3,分别有选择性地与三相处于平衡。提出了SiC–Si3N4–Y2O3三元系统和SiC–Si3N4–Si2N2O–Y2O3四元系统亚固相图。     

铁精粉还原炉用Si_3N_4（Sialon）/SiC材料在H_2O—H_2—N_2气氛中热力学计算分析

根据热力学原理对Si—C—N—H—O五元系统进行了平衡状态下的相稳定性计算,绘制了在1 073 K和1 223 K下的SiC、Si_3N_4、Si_2N_2O和SiO_24个稳定相的稳定性与N_2分压和H_2O分压的关系图,即优势区域图,分析了其凝聚相的稳定区域。同时结合SEM显微结构分析氢气还原炉中Si_3N_4/SiC和Sialon/SiC制品抗H_2O—H_2—N_2气氛的侵蚀性能。     

Si3N4-Al2O3-CaO系材料烧结性能及反应过程研究

以氮化硅、活性氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥为原料 ,研究了在焦炭保护情况下 ,Si3N4-Al2 O3-CaO系材料经 1 5 0 0℃、1 6 0 0℃和 1 6 5 0℃烧成时的烧结性能和物相变化 ,同时借助SEM、EDX和XRD等手段对其显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明 ,该体系材料的烧结性能与试样的组成和烧成温度有关 :温度由 1 5 0 0℃升至 1 6 0 0℃ ,试样体积密度增加 ,显气孔率降低 ,但升至 1 6 5 0℃时 ,试样的体积密度反而下降 ,显气孔率增加 ;在同一温度下 ,试样中Si3N4含量增加 ,体积密度下降。同时 ,试样在烧成过程中存在质量变化现象 :1 5 0 0℃烧成试样均表现为质量增加 ,当温度升至1 6 0 0℃和 1 6 5 0℃时 ,试样质量又由增加变为减小。根据热力学分析推测 ,试样烧成过程中存在复杂的化学反应 ,低于 1 5 0 0℃时 ,反应Si3N4(s) +3 /2CO(g) =3 /2Si2 N2 O(s) +1 /2N2 (g) +3 /2C(s)是试样质量增加的主要机理 ;高于 1 5 0 0℃时 ,反应Si3N4(s) +3 /2CO(g) =3 /2SiC(s) +3 /2SiO(g) +2N2 (g)是引起质量损失的主要机理。XRD分析显示 ,烧后试样中除存在刚玉和Si3N4相外 ,在烧成过程中还发生了物相变化 :1 5 0 0℃时出现了钙黄长石相 ,1 6 0 0℃时钙黄长石又消失 ,出现了Ca -α Sialon和β Sialon ,温度升至 1 6     

氮化硅铁在Al2O3-C体系中的高温行为

为了研究高温条件下Al2O3-C体系中氮化硅铁的状态,以闪速燃烧合成氮化硅铁、炭黑、刚玉粉为原料,将试样在高温炉中分别加热至1 450、1 500、1 600℃保温5 h,急速水冷后,对其进行XRD和显微结构分析。结果表明:1 450℃烧后试样的物相包含β-Si3N4、α-Si3N4、α-Al2O3和Fe3Si;1 500℃烧后试样的物相为β-Si3N4、SiC、α-Al2O3和Fe3Si;1 600℃烧后试样中Si3N4大部分转变为SiC,其他物相未发生变化。在升温过程中,氮化硅逐渐转化为碳化硅,材料结构致密。     

SiO2加入量对Si2N2O结合SiC试样相组成与显微结构的影响

以纯度均>97%的磨料级黑SiC、硅粉和SiO2粉为原料,加入临时结合剂,混练15~20 min后,在油压机上压成125 mm×25 mm×25 mm的试样,再将干燥后的生坯在高纯氮气中于1 450℃10 h氮化烧成后,制成了SiO2加入量(w)分别为0、4%、6%、8%、10%的Si2N2O结合SiC试样,以研究SiO2加入量对材料相组成与显微结构的影响。结果表明:随着SiO2细粉加入量的增加,试样基质中的Si2N2O生成量逐渐增加,Si3N4量逐渐降低;试样的整体结构变得越来越致密,孔洞部位Si2N2O晶体的发育越来越趋于完全。     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的制备与性能研究

以TiC／TiO2/Si／Al／Ti等为主要原料，采用热压法原位合成Ti2SiC2／Al2O3复合材料，分别探讨了Al掺入量和工艺制度对Ti3SiC2/Al2O3复合材料物相、显微结构以及性能的影响。结果表明：原位合成制备的Ti3SiC2/Al2O3复合材料与传统方法合成制备的纯Ti3SiC2材料相比，材料的硬度和致密度均有很大的提高。     

反应烧结制备轻质高强Si3N4/SiC材料

采用反应烧结制备轻质高强Si3N4/SiC材料.分析了烧成制度对氮化合成Si3N4结合相的影响,研究了Si3N4结合相、SiC骨料粒径大小以及级配对试样性能的影响.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、Archimedes排水法以及万能试验机分别表征材料的物相组成、微观结构、体积密度和力学性能.实验结果表明:坯料中添加大粒径SiC(D50=150μm)会增加试样的体积密度,降低试样的抗弯强度;试样中加入大粒径SiC会减少氮化增重,阻碍氮化反应;试样分别在1350℃/1450℃保温2h,生成α-Si3N4和β-Si3N4的量基本相等,性能最佳,抗弯强度达到125MPa,(弯曲)比强度达到5.4×104N·m/kg.     

不同结合方式碳化硅质窑具材料的抗热震性研究

概述了不同结合方式的碳化硅（SiC）质窑具材料的抗热震性能．表明Si2N2O结合SiC窑具材料的抗热震性优于其它结合方式的SiC窑具材料。并对Si2N2O结合SiC窑具材料抗热震性的影响因素进行了较系统的研究。结果表明：当Si2N2O含量≤20％时，增加Si2N2O含量．可提高Si2N2o结合SiC试样的抗热震性；当Si2N2O含量超过20％时，试样的抗热震性能反而变差，Si2N2O结合SiC试样的抗热震性优于Si3N4结合SiC试样。固定试样中Si2N2O的含量为25％，当Si／SiO2（摩尔分数）在2．7％～3．3％范围内时，增加Si／SiO2（摩尔分数）可提高试样的抗热震性，而当Si／SiO2（摩尔分数）在3．3％～4％范围内时．增加Si／SiO2（摩尔分数）对试样抗热震性的影响规律不明显。     

Fe_2O_3对天然原料合成Al_4SiC_4/Al_4O_4C复合耐火材料的影响(英文)

以焦宝石、活性炭和铝粉为原料并添加Fe2O3后制备了Al4SiC4/Al4O4C复合耐火材料。利用化学分析、X射线衍射和扫描电镜研究了Fe2O3对所制备复合材料的物相组成和显微结构的影响。结果表明:在烧结过程中,从1400℃开始,Fe2O3转变为低熔点物相Fe3Si,产生液相促进Al4SiC4成核、细化晶粒,同时包裹Al4SiC4。此外,未添加Fe2O3的样品中生成的Al4O4C短纤维,Fe2O3的加入使得Al4O4C相变为细小的晶粒。     

Sialon基陶瓷的结构特征及物理和化学性质

全面地评述了Sialon基各单相、复相陶瓷的结构特征及物理和化学性质,并从结构角度对各Sialon基陶瓷的性质进行了解释。单相Sialon陶瓷中,β-Sialon强度和韧性最高,a’－Sialon硬度和耐磨性最好,O’－Sialon抗氧化性最佳。目前Sialon陶瓷正朝着复相化的方向发展,开发出了许多综合性性优良的复相Sialon陶瓷。基于Si－AlO－N系相平衡制备的。a＋β’）-、（β’＋AlN多型体）-、（O‘＋β’）一复相Sialon陶瓷实现了各组成相在结构和性能上的优势互补与叠加。通过外加第二相,利用晶须（或纤维）补强、相变增韧、颗粒弥散强化等原理制得的复相Sialon陶瓷如SiCw／f／Sialon、ZrO2／Sialon、SiC／Sialon、BN／Sialon等都取得了显著的增强增韧效果。     

逆反应烧结制备铝电解槽用氮化硅-碳化硅复合材料

采用常规的反应烧结工艺制作铝电解槽侧壁材料用Si3N4／SiC时存在不足，为此，提出应用逆反应烧结工艺进行生产性试验的设想。在制备Si3N4／SiC复合材料时，常规反应烧结是以Si和SiC为原料经氮化烧结；逆反应烧结是以Si3N4和SiC为原料，首先使Si3N4反向反应生成活性氧化物后进行烧结。结果表明：该工艺特点是新生的Si2N2O或SiO2进行活性烧结；制品具有良好的物理和化学性能。制品结构紧密，新生氧化物或亚氧化物紧密地充填在Si3N4和SiC颗粒间界，新工艺制备的砖的抗冰晶石熔体侵蚀的性能优于常规工艺烧成砖，是铝电解槽侧壁的良好材料。     

β-Sialon-Al2 O3-SiC系复相材料的研制和性能

研究了在 15 0 0℃的流动氮气中 ,用Al粉、Si粉、Al2 O3粉、刚玉和SiC的颗粒及细粉直接制备 β Sialon -Al2 O3-SiC系复相材料的氮化烧结技术。XRD和SEM分析表明 ,结合相 β Sialon的显微形貌随刚玉量的增加由纤维状向棱柱状转变 ,发育良好。复相材料的高温抗折强度高于常温抗折强度。抗热震试验结果显示 :添加适量的刚玉对β Sialon -SiC复相材料和添加适量的SiC对β Sialon -刚玉 复相材料都具有良好的增韧效果 ,这是β Sialon的纤维增强及柱状晶体原位自补强增韧和复合弥散相增韧综合作用的结果。抗碱和抗高炉渣试验均显示了该复相材料优良的抗碱和抗铁渣侵蚀能力。     

煅烧气氛对Al2O3-Si材料组成、结构和性能的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3微粉和Si粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,制备Al2O3-Si复合材料试样.研究了煅烧气氛对1 500℃烧后试样性能、组成和显微结构的影响.结果表明:1)在氧化气氛和弱氧化气氛中煅烧后,试样表面生成含莫来石的玻璃膜,保护了试样内部的单质Si;由于单质Si的液相助烧结作用,试样的致密度和常温强度较高,但其高温抗折强度和抗热震性较低.2)在弱还原气氛和还原气氛中煅烧后,试样中的单质Si完全与Al2O3和通过气孔进入的CO、N2反应,生成晶须状SiC、粒状Si2N2O(或絮状O'-SiAlON),试样的致密度和常温强度减小,高温强度和抗热震性提高.3)在氮气气氛中煅烧后,Si完全反应生成短柱状β-SiAlON 和晶须状SiC,试样的高温强度和抗热震性明显提高.