纳米SiC—Si3N4复合粉体制备材料的显微结构

以自制的纳米ＳｉＣ－Ｓｉ３Ｎ４复合粉体为原料，用气压烧结的方法制备陶瓷复合材料。对此材料用ＴＥＭ和ＨＲＥＭ电镜显微分析的结果发现两种不同的显微结构：纳米－微米结构和亚微米－微米结构。对两种结构的形成机理作了初步的探讨。     

纳米SiC－Si_3N_4复合超细粉末的研制

用热化学气相反应法制备了纳米级Ｓｉｃ－Ｓｉ＿３Ｎ＿４复合超细粉末，讨论了工艺参数对复合超细粉末颗粒度、组成、结构等的影响，并制备出颗粒呈球形、颗粒尺寸均匀、分散性好、最小颗粒尺寸为８９Ａ的纳米级ＳｉＣ－Ｓｉ＿３Ｎ＿４复合超细粉末。     

溶胶－凝胶法制备莫来石晶须

用正硅酸乙酯、硝酸铝为原料，采用溶胶－凝胶工艺制备了Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２干凝胶，通过高温热处理制得了直径为０．５～２．５μｍ，长径比为５～４０的莫来石晶须。采用ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＴＥＭ和ＳＡＤＰ等手段研究了莫来石晶须的晶相组成、形貌与生长方向，发现莫来石晶须是沿其ｃ轴方向生长的。用４ｍｏｌ／ＬＮＨ＿３·Ｈ＿２Ｏ催化的Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２溶胶的凝胶化时间越短，经高温热处理后莫来石晶须含量越高。     

单斜辉石固溶体CaMgSi_2O_6－NaAlSi_2O_6的临界相转变研究

对固溶体ＣａＭｇＳｉ＿２Ｏ＿６－ＮａＡｌＳｉ＿２Ｏ＿６相转变过程中的临界压力ｐ和临界温度Ｔ之间的关系进行了研究，得到ｐ与Ｔ之间为一线性关系：ｐ＝１．５４×１０￣（－２）Ｔ－１４．３（ＧＰａ）。另外，在临界条件下，对合成的单斜辉石的微观结构进行了ＳＥＭ观察，发现在较高的临界压力和临界温度下，样品晶粒粗壮、紧密，并且主要沿（００１）面生长成纤维状。控制一定的过冷却度使其在成核区停留一段时间之后升温到生长区，样品的ＳＥＭ观察结果显示与上述结论一致。     

Al_2O_3－AlN－TiC复合陶瓷的制备与微观结构

用反应烧结和气氛烧结技术制备Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＡｌＮ－ＴｉＣ复合陶瓷，用ＸＲＤ，ＳＥＭ等测试手段进行了微观结构的研究，结果表明，用该技术制备的复相陶瓷含有纳米级的ＡｌＮ晶粒，从而使得在较低的烧结温度下可以制得比较致密的Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＡｌＮ－ＴｉＣ复合陶瓷。     

溶胶－凝胶法制备SiO_2膜的研究

研究了正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）和硅溶胶水解聚合过程中溶胶聚合物分子的生长过程。用ＴＥＯＳ和硅溶胶作原料，用溶胶－凝胶法制备了有载体和无载体的ＳｉＯ＿２膜。由不同原料引起的聚合物分子的不同生长模式将引起无载体ＳｉＯ＿２膜孔径的较大差异。用ＴＥＯＳ制得的无载体ＳｉＯ＿２膜无１．７ｎｍ以上的孔，而用硅溶胶制得的ＳｉＯ＿２膜平均孔径为７．５ｎｍ，且孔径分布狭窄。用ＴＥＯＳ作原料可在载体α－Ａｌ＿２Ｏ＿３上制得无大孔缺陷厚约０．８μｍ的ＳｉＯ＿２膜，膜的纯氮气渗透表现出Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散特征。制膜时涂膜－干燥循环不少于三次才可避免产生大孔缺陷。     

Si_3N_4-Al_2O_3-ZrO_2系陶瓷表面氧化层组成的EPMA分析

利用ＥＰＭＡ和ＸＲＤ的分析方法，研究了Ｓｉ＿３Ｎ＿４－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＺｒＯ＿２系陶瓷材料表面氧化层组成。结果表明，Ｓｉ＿３Ｎ＿４－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＺｒＯ＿２系陶瓷材料表面氧化层是由方石英相、ＺｒＳｉＯ＿４相和含有Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ等的ＳｉＯ＿２玻璃相所组成，其中ＳｉＯ＿２玻璃相中Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ等的含量，随着氧化时间的增加而逐渐增加。     

添加SiO_2对PbO－Bi_2O_3－B_2O_3玻璃结构和荧光性能的影响

研究了添加ＳｉＯ＿２对ＰｂＯ－Ｂｉ＿２Ｏ＿３－Ｂ＿２Ｏ＿３玻璃结构和荧光性能的影响，发现用ＳｉＯ＿２取代部分Ｂ＿２Ｏ＿３时，［ＳｉＯ＿４］四面体与［ＢＯ＿３］三角形相连接并进入玻璃的结构网络中。随着ＳｉＯ＿２引入量的增加，８＿２Ｏ＿３的减少，玻璃结构更紧凑，密度增加。发射光谱表明，玻璃的最大发射峰位置随ＳｉＯ＿２的引入而向长波方向移动。     

Sol—gel法制备纳米硅碳膜的研究

以长链甲基三甲氧基硅烷〖ＣｎＨ２ｎ＋１Ｓｉ（ＯＣＨ３）〗和正硅酸惭脂（ＴＥＯＳ）身份种有机物为起始原料,用溶胶－产胶法制备也ＳｉＣ膜。初步讨论了溶胶形成过程中水中氢键、酸及碱的作用。利用Ｒａｍａｎ光谱和透射电镜（ＴＥＭ）结合ＸＰＳ等测试方法对制得的膜进行了结构、颗粒尺寸及化学成分等的研究,根据分析和观察结果,膜由颗凿及寸在直径为２ｎｍ－４ｎｍ,长度为２０ｎｍ－４０ｎｍ左右的ＳｉＣ纳米晶须构成,纯度     

用~（29）Si－NMR和TMS－GC研究由水热合成CSH脱水形成β－C_2S

在以前做过的有关工作基础上用￣（２９）Ｓｉ－ＮＭＲ，ＦＴ－ＩＲ和ＴＭＳ－ＧＣ等方法进一步研究了由水热合成ＣＳＨ脱水形成β－Ｃ＿２Ｓ的过程。结果表明ＣＳＨ解聚过程分三步：加热至３００℃高聚物解聚主要变成双聚体；３００～５００℃为双聚体至五聚体；５００～１０００℃低聚物量降低，而代表β－Ｃ＿２Ｓ的孤立［ＳｉＯ＿４］￣（４－）四面体量逐步增加成为主要组份。     

氮化硅在水和乙醇中的摩擦化学机理研究

在往复试验机上考察了Si_3N_4在干摩,水和乙醇润滑条件下的摩擦磨损性能,用SEM,XRD和XPS研究了Si_3N_4在水和醇中的摩擦化学反应机理。结果表明,Si_3N_4的摩擦系数和磨损体积随润滑环境的不同有如下顺序:干摩擦>水润滑>乙醇润滑。Si_3N_4在水中的摩擦化学机理涉及两个方面,一是Si_3N_4与水直接反应生成SiO_2;二是Si_3N_4与溶于水中的氧反应生成无定形Si-O化合物。Si_3N_4在醇中的摩擦化学机理为:Si_3N_4先与乙醇反应生成SiO_2,部分SiO_2与乙醇进一步反应生成硅酯。     

氮化硅加入量对镁质浇注料力学性能的影响

以镁砂为主要原料,以硅灰为结合剂,研究了不同氮化硅加入量对镁质浇注料的常温物理性能和高温力学性能的影响,用X射线衍射仪、扫描电镜等对浇注料的物相和显微结构等进行了分析.结果表明:经110℃,24h烘干的浇注料的常温抗压和抗折强度随着氮化硅加入量的增加而降低;经1 200℃,3 h烧结后的浇注料的常温抗压和抗折强度随着氮化硅加入量的增加先升高后降低,并在氮化硅加入量为3%(质量分数,下同)时达到极值点;经高温(1 500℃,3 h)烧结后的浇注料的常温抗压和抗折强度随着氮化硅加入量的增加而降低;烘干后的浇注料的高温(1 400℃)抗折强度在氮化硅加入量为3%时达到最大.在加热过程中氮化硅的作用包括两方面:一方面能部分氧化成二氧化硅,进而形成纤维状的镁橄榄石,增大浇注料的强度;另一方面氮化硅保留下来妨碍烧结,导致浇注料的强度降低.     

Preparation and Properties of Si_2N_2O Ceramics for Microwave Sintering Furnaces

Si_2N_2O ceramics were prepared using amorphous Si_3N_4 as the raw material and Li2_CO_3 as the sintering additive through vacuum multi-stage sintering. The influence of the Li2_CO_3 addition(0%, 1%, 2%, 3%, and 5%, by mass) on the phase composition, the microstructure, the porosity, the mechanical properties, the dielectric constant and the tangent of the dielectric loss angle of the porous Si_2N_2O ceramics was investigated. The results reveal that a suitable addition of Li2_CO_3 can promote the generation of Si_2N_2O but excessive or inadequate Li2_CO_3 causes decomposition of Si_2N_2O ceramics. The prepared porous Si_2N_2O ceramics have good mechanical properties, good thermal shock resistance, and low dielectric properties, which have excellent potential for application in microwave sintering furnaces.     

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。     

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。     

冲击波合成立方氮化硅粉体的耐腐蚀性及热稳定性

以α-Si3N4为原料,采用冲击波法合成了γ-Si3N4粉体。在1660～1690K温度下对γ-Si3N4粉体进行高温稳定性研究并利用氢氟酸对γ-Si3N4粉体进行耐腐蚀性研究。结果表明:真空条件下,在1660K时,γ-Si3N4粉体较为稳定;在1680K时,保温10min和30min后,γ-Si3N4向β-Si3N4的转变率分别为5%和90%。在1690K时,γ-Si3N4在10min内能够完全转变为β-Si3N4。在470K的温度下γ-Si3N4粉体能够与氢氟酸缓慢反应。在490K的温度下,0.2gγ-Si3N4粉体腐蚀5h后,能够与氢氟酸完全反应,生成气体而挥发。     

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。     

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。