Si3N4／SiCp复相陶瓷研究现状及进展

详细介绍了ＳｉＮ４／ＳｉＣｐ复相陶瓷的研究现状，着重论述了Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｐ纳米复相陶瓷的制备工艺及发展趋势。     

Si3N4／SiCp复相陶瓷材料的研究进展

概述了ＳｉＣ颗粒弥散强化Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的研究近况,着重讨论了ＳｉＣ粒子的数量和尺寸对Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｐ复相陶瓷材料显微结构和力学性能的影响,并简要介绍了Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｐ复相陶瓷材料的烧结机理和ＳｉＣｐ的掺入对材料可烧结性的影响。     

Si3N4／纳米SiC复相陶瓷的研究

采用纳米ＳｉＣ粉体制备了Ｓｉ３Ｎ４／纳米ＳｉＣｐ复相陶瓷。研究了制备工艺、纳米ＳｉＣ含量对材料性能及显微结构的影响,并对材料显微结构特点与强韧化机制进行了分析 。结果表明：添加２０ｖｏ％〈１００ｎｍ的ＳｉＣ粉体时,复相陶瓷的室温抗弯强度达８５６ＭＰａ,当添加１０ｖｏ％上述ＳｉＣ粉体时,复相陶瓷的增韧效果最佳,断裂韧性达８．２７ＭＰａｍ＾１／２,比基体材料提高了２３％。     

用有机前驱体制备Si3N4／纳米SiC复相陶瓷的研究

本研究成功地用有机前驱体引入纳米ＳｉＣ粒子制备出Ｓｉ３Ｎ４／纳米ＳｉＣｐ复相陶瓷。研究了制备工艺和有机前驱体加入量对材料性能及显著结构的影响，并对材料显微结构特点与强韧化机制进行了分析讨论。     

纳米复相陶瓷

本文简要介绍了纳米复相陶瓷、纳米复相陶瓷力学性能，着重分析了纳米Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ复相陶瓷显微结构特点，同时展望了今后纳米复相陶瓷的研究重点。     

Si3N4／SiC纳米复相陶瓷研究进展

本文综述了Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ纳米复相陶瓷的研究进展,较详细地介绍了纳米粉体的制备工艺及热处理研究、复相陶瓷的制备工艺、力学性能、微观结构及增韧强化机理。     

采用有机前驱体制备Si3N4／SiC纳米复相陶瓷

本研究采用有机前驱体为主要原料，通过热解及烧结制备了两类Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ纳米复相陶瓷，研究了这些材料的微结构特点，讨论了材料强化的机制及力学性能与显微结构的关系。     

原位燃烧合成Si3N4/Ti(C,N)/SiC复相陶瓷热力学分析

研究了用ＴｉＣ作添加剂时Ｓｉ粉坯在高压氮气中的燃烧行为,结果表明：ＴｉＣ加入量对燃烧合成产物的相组成有重要影响,原因在于ＴｉＣ加入量直接影响燃烧过程中氮气向反应前沿的渗透性,从而影响试样中不同部位氮气分压的变化,适当调整工艺参数,可以合成Ｓｉ３Ｎ４／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＳｉＣ复相陶瓷,并从热力学角度对实验结果进行了合理的解释。     

SiC—Al2O3基复相陶瓷的N2—HIP研究

通过对热压ＳｉＣ－Ａｌ２Ｏ３复合材料进行了Ｎ２－ＨＩＰ后处理，制备得到Ｓｉ３Ｎ４－ＡｌＮ＝ＳｉＣ－Ａｌ２Ｏ３梯度材料，经Ｎ２－ＨＩＰ处理后，材料抗弯强度提高３５％－９５％，并得到经强度达１０３０ＭＰａ的ＳｉｅＮ４－ＡｌＮ／ＳｉＣｐ－ＳｉＣＷ－Ａｌ２Ｏ３复合材料。     

基于抗破损性能与可靠性的复相陶瓷刀具材料的组分设计模型

提出陶瓷刀具抗破损系数的概念,用以不征刀具的抗破损性能。建立了基于抗破损性能的复相陶瓷刀具材料的组分设计模型,并以Ａ１２Ｏ３／ＳｉＣ／（Ｗ,Ｔｉ）Ｃ和Ａ１２／Ｏ３ＳｉＣ／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）陶瓷刀具材料组分系统为例,进行了相应的优化设计。探讨了陶瓷刀具可靠性与刀具材料组分之间的关系,认为建立二者之间的间接关系可行的。以此为基础,就能最终实现基中靠性的复相陶瓷刀具材料的组分设计。     

Preparation,mechanical properties,and toughening mechanisms of SiCw/SiCp-reinforced zirconia-toughened alumina ceramics

Zirconia-toughened alumina (ZTA) ceramics with high mechanical properties were sintered by hot-pressing method using SiC particles (SiCp) and SiC whiskers (SiCw) as the reinforcing agents simultaneously. The influences of sintering temperature, SiCp, and SiCw contents on the microstructure and mechanical properties of ZTA ceramics were investigated. It was found that both SiCp and SiCw could contribute to grain refinement significantly and promote the mechanical properties of the ceramics. However, the excess addition of SiCp or SiCw led to the formation of pores with large sizes and degraded the mechanical properties instead. When 13 wt% SiCp was introduced, the maximum flexural strength of 1180.0 MPa and fracture toughness of 15.9 MPa·m^1/2 were obtained, whereas the maximum flexural strength of 1314.0 MPa and fracture toughness of 14.7 MPa·m^1/2 were achieved at 20 wt% SiCw. Interestingly, the simultaneous addition of SiCp and SiCw could further improve the mechanical properties, and the highest flexural strength of 1334.0 MPa and fracture toughness of 16.0 MPa·m^1/2 were achieved at a SiCw/SiCp ratio of 16/4. The reinforcement mechanisms in the ceramics mainly included the phase transformation toughening of ZrO₂, the crack deflection and bridging of SiCp and SiCw, and the pull-out of SiCw.     

Si3N4／纳米SiC复相陶瓷显微结构的研究

本研究通过采用纳米SiC粉体及有机前驱体两种途径,制备了Si_3N_4/纳米SiC粒子(Si_3N_4/纳米SiCp)复相陶瓷,研究了这些材料的显微结构特点,讨论了材料强化的机制与显微结构的关系。     

硅液相浸渍反应制备TiC/SiC和TiN/SiC复相陶瓷

以滤纸、酚醛树脂和氧化钛为原料,经过模压成型、固化、碳化及不同条件下渗硅制备了TiC/SiC和TiN/SiC复相陶瓷。通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究了TiC/SiC和TiN/SiC复相陶瓷的微观结构和物相组成,测量了复相陶瓷的弯曲强度和断裂韧性。结果表明:真空条件下液态渗硅获得的TiC/SiC复相陶瓷具有多孔的微观结构,其弯曲强度和断裂韧性较小。氮气气氛下液态渗硅制备的TiN/SiC复相陶瓷结构致密,有较高的弯曲强度和断裂韧性。不同反应生成的TiC,TiN陶瓷颗粒对液态硅的润湿性不同,使得生成的复相陶瓷具有不同的微观结构。TiN/SiC复相陶瓷中TiN颗粒的引入,在基体与第二相颗粒间的界面上产生拉应力和压应力,使达到这一区域的裂纹偏转,从而获得增韧效果。     

短链两亲分子活性剂制备氮化硅泡沫陶瓷

采用直接起泡法制备氮化硅泡沫陶瓷,研究了长链表面活性剂与短链两亲分子活性剂对泡沫稳定性的影响,分析了Si3N4泡沫陶瓷的微观结构。结果表明：与长链表面活性剂稳定的泡沫相比,短链两亲分子稳定的泡沫稳定性较好,泡体呈现球形或椭球形。通过控制发泡工艺制备出气孔尺寸分布均匀的开孔和闭孔两种不同孔结构的多孔氮化硅泡沫陶瓷,闭孔氮化硅泡沫陶瓷的气孔率和抗弯强度分别为40%和106MPa;开孔氮化硅泡沫陶瓷的气孔率和抗弯强度分别为80%和28MPa。     

Crystallization Behavior of Amorphous Silicon Carbonitride Ceramics Derived from Organometallic Precursors

The crystallization behavior of organometallic-precursor-derived amorphous Si-C-N ceramics was investigated under N₂ atmosphere using X-ray diffractometry (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and solid-state ²⁹Si nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Amorphous Si-C-N ceramics with a C/Si atomic ratio in the range of 0.34–1.13 were prepared using polycarbosilane-polysilazane blends, single-source polysilazanes, and single-source polysilylcarbodiimides. The XRD study indicated that the crystallization temperature of Si₃N₄ increased consistently with the C/Si atomic ratio and reached 1500°C at C/Si atomic ratios ranging from 0.53 to 1.13. This temperature was 300°C higher than that of the carbon-free amorphous Si-N material. In contrast, the SiC crystallization temperature showed no clear relation with the C/Si atomic ratio. The TEM and NMR analyses revealed that the crystallization of amorphous Si-C-N was governed by carbon content, chemical homogeneity, and molecular structure of the amorphous Si-C-N network.     

三维网络结构多孔氮化硅陶瓷增强体的制备

以Si3N4和Si粉为主要原料,Al2O3、Y2O3等为助剂,制备Si3N4料浆,用有机前驱体浸渍和二次烧成工艺来制备具有网络结构的多孔氮化硅陶瓷增强体.结果表明:二次烧成能显著提高材料性能,烧成温度在1600～1700℃为宜.用XRD、SEM、XEDS等对二次烧成材料的显微结构和晶相进行分析,研究二次烧成制度改善材料性能的原因,以利于更好的优化工艺.     

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。     

用Ti/Ni/Ti多层中间层进行Si_3N_4陶瓷的部分瞬间液相连接

在１３２３Ｋ和０．１ＭＰａ压应力下用Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ多层中间层进行Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的部分瞬间液相连接．测定了不同连接时间的接头四点弯曲强度,对连接界面进行了ＳＥＭ,ＥＤＸ和ＸＲＤ分析．结果表明：Ｔｉ和Ｎｉ相互扩散形成的液态合金与Ｓｉ３Ｎ４反应并浸润;液相区等温凝固后,形成Ｓｉ３Ｎ４／反应层／ＮｉＴｉ／Ｎｉ３Ｔｉ／Ｎｉ的过渡层连接;连接时间为７．２ｋｓ时,ＮｉＴｉ层已基本消失．分析了陶瓷部分瞬间液相（ＰＴＬＰ）连接的特征,提出了陶瓷ＰＴＬＰ连接参数优化的模型．     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。