反应烧结制备Si3N4-BN复合材料

以Si粉和BN粉为原料,Fe2O3为烧结助剂,采用反应烧结法于1450℃氮气气氛下制备了Si3N4-BN复合材料. 利用XRD研究了不同烧结制度和BN含量下复合材料的物相组成,利用SEM对材料断面形貌进行了观察,并测定了不同BN含量材料的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,同时探讨了Fe2O3的助烧机理和b-Si3N4的形成机理. 研究结果表明,当氮化温度为1450℃、保温时间为45 h时,Si可完全氮化,材料中主晶相仅为Si3N4和BN. 随着BN含量的增加,相对密度和常温抗折强度下降,b-Si3N4含量增多. 当BN含量为30%时,其相对密度为73.3%,抗折强度可达52.5 MPa,同时b/a相比为3.4.     

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。     

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。     

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.     

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。     

Si_3N_4陶瓷常压烧结研究进展

论述了Si3 N4陶瓷常压烧结过程中助烧剂的选择 ,烧结机理和高温性能改善方面的研究进展     

Mo粉加入量对反应烧结MoSi2-Si3N4-BN复合材料性能的影响

以Si粉(w(Si)=99%)、Mo粉(w(Mo)=99%)和六方BN粉(w(BN)≥98%)为原料,Fe2O3(w(Fe)≥69.8%)为烧结助剂,高纯氮气(ψ(N2)=99.99%)为反应气体,采用反应烧结法于1 450 ℃氮气气氛下保温5 h原位合成了MoSi2-Si3N4-BN复合材料.研究了Mo粉加入量(W)为:0、5%、10%、15%、20%、30%时对材料的显气孔率、体积密度和抗折强度的影响,利用XRD研究了Mo粉不同加入量下复合材料的物相组成,并利用SEM对材料表面和断面形貌进行了观察,同时探讨了Mo5Si3的形成机理.结果表明:随着原料中Mo粉加入量的增加,所制备的复合材料显气孔率增大,体积密度和抗折强度减小.材料中含有α-Si3N4、β-Si3N4、BN、MoSi2和少量的Mo5Si3相.原位生成的MoSi2及少量的Mo5Si3均匀地分散在材料中,其晶粒尺寸为2～3 μm.随着原料中Mo粉加入量增加,Mo5Si3的生成量越来越多;当Mo粉加入量为30%时,Mo在材料中主要以Mo5Si3的形式存在.Mo5Si3的生成机理为MoSi2失去Si转化而成.     

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。     

SiC含量对反应烧结SiC-Si3N4复合材料性能的影响

以粒度均≤0.044mm的工业Si粉和α-SiC粉为原料,酚醛树脂为结合剂(占总粉末质量的6.5%),配成SiC含量(质量分数)分别为10%、30%、50%和70%的4组试样,经200MPa冷等静压成型后,在N2气氛中(压力为1.25MPa)于1395℃反应烧结制备了SiC-Si3N4复合材料,并采用SEM、XRD和EDS等测试手段对试样进行了观察和测试。结果表明:随着粉料中SiC含量的增加,烧后试样的体积密度下降,显气孔率提高,抗折强度降低,以SiC加入量为10%的试样性能最优;4组试样经800℃～室温空冷热震15次后的抗折强度保持率均在90%以上,表明材料具有良好的抗热震性能。     

用Si-Fe反应烧结制备Fe-Si_3N_4-SiC复合材料的性能研究

以FeSi75和SiC为主要原料,直接氮化反应烧结,成功制备了综合性能优异的Fe-Si3N4-SiC复合材料。对硅铁氮化进行了化学热力学计算,并分析了产物的物相组成及显微结构。结果表明,氮化产物有α-Si3N4、β-Si3N4,呈纤维状、柱状;维持一定低氧分压对氮化过程有利;产物中存在大量细分散的硅铁金属间化合物,硅铁不能完全氮化,过多Fe阻碍Si的氮化,Fe以Fe3Si形式存在。     

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。     

烧结Si_3N_4的性质

含 MgO 的 Si_3N_4在恰当的升温制度下随着烧结而致密,因此,是制作致密的(理论致密≈90%)具有混合形式的Si_3N_4的一种有效的技术。由于制作烧结材料的工艺比较简单,所以用烧结材料来代替反应烧结和热压 Si_3N_4正是所希望的。     

环氧树脂/纳米Si_3N_4复合材料的制备与性能研究

以纳米 Si_3N_4为填料制备了环氧树脂/纳米 Si_3N_4复合材料。通过透射电镜观察到,纳米粒子在有机基体中分散均匀。研究了纳米 Si_3N_4对复合材料性能的影响,结果表明,添加纳米 Si_3N_4使复合材料的力学性能增加,当改性环氧树脂/纳米 Si_3N_4为100/3(质量比,下同)时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提高幅度最大,分别提高了145%、241%、255%。此时,复合材料的击穿场强提高的幅度也达到最大,在直流电压和交流电压下,分别提高了249%、146%;但添加纳米 Si_3N_4使复合材料的介电常数和介质损耗值减小;热重分析表明,环氧树脂/纳米Si_3N_4复合材料耐热性能有明显提高。并用"核-壳过渡层"结构模型初步探讨了各项性能改善的原因。     

RS-Si_3N_4/BN复合材料的组织与性能

利用硅粉氮化结合BN的反应烧结工艺制备出Si3N4／BN复合材料,并研究了BN含量对复合材料密度、抗折强度、抗热震性以及显微组织的影响规律。结果表明,随BN含量的增加,复合材料的密度和抗折强度均随之降低,而热震性则随之升高。     

环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料的制备与性能研究

对氮化硅(Si_3N_4)进行表面接枝改性,然后将其添加到环氧树脂中制备出环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、粒度分析仪以及扫描电子显微镜(SEM),探究了Si_3N_4的改性效果;同时对所制备的环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料进行了性能测试。结果表明:改性Si_3N_4的粒径增大,分散性提高;环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料的力学性能随着改性Si_3N_4用量的增加先提高后降低,其中当改性Si_3N_4用量为20%时复合材料的力学性能达到最佳;复合材料的导热性能和介电性能均随着Si_3N_4用量的增加而提升。改性Si_3N_4填充复合材料的综合性能优于未改性Si_3N_4填充的复合材料。     

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.     

Si3N4／Al反应烧结制备AIN／Al复合材料

研究了采用Si，N4与Al的混合粉，经压制、烧结制备AIN／Al-Si复合材料的技术方法。试验结果表明：AIN的反应生成机制属于一种连续渐进式反应形成过程，即于高温下液相Al中的Al原予渗入Si3N4的晶体点阵取代Si原予而逐渐使之向AIN晶体点阵转化的过程。被取代的Si原予从固相Si3N4中析出，扩散溶入液相Al中，冷却后形成Al-Si舍金固溶体，一般呈网状分布于AIN晶体相的周围。新生成的AIN与Al-Si合金相之间表现出很好的界面亲和性。     

Si3N4/Al反应烧结制备AlN/Al复合材料

研究了采用Si3N4与Al的混合粉,经压制、烧结制备AlN/Al-Si复合材料的技术方法.试验结果表明:AlN的反应生成机制属于一种连续渐进式反应形成过程,即于高温下液相Al中的Al原子渗入Si3N4的晶体点阵取代Si原子而逐渐使之向AlN晶体点阵转化的过程.被取代的Si原子从固相Si3N4中析出,扩散溶入液相Al中,冷却后形成Al-Si合金固溶体,一般呈网状分布于AlN晶体相的周围.新生成的AlN与Al-Si合金相之间表现出很好的界面亲和性.     

聚氨酯/微米Si_3N_4复合材料的性能研究

对聚氨酯/微米Si3N4复合材料的性能进行了研究,实验表明：聚氨酯/Si3N4复合材料具有优异的性能,聚氨酯/微米Si3N4复合材料,其硬度、力学性能和抗冲蚀磨损性能比纯聚氨酯优异;在微米Si3N4含量为3%时,其硬度、力学性能最佳;在微米SiN含量为5%时,其抗冲蚀磨损性能最佳。     

反应烧结制备碳化硅陶瓷及其性能研究

以全细粉碳化硅(d50=3.6μm、w(SiC)≥98％)为主要原料,加入炭黑、石墨、减水剂和分散介质等混合均匀后注浆成型,80℃烘干并于1720℃反应烧结制备全细粉碳化硅陶瓷材料.考察了搅拌时间1～5 h、炭黑加入质量分数5.62％～6.93％对素坯性能的影响,并对素坯及烧后试样微观结构进行表征.结果表明:添加石墨所...