氮化硅陶瓷与不锈钢摩擦研究应用

本文研究了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷与ＳＵＳ３０４不锈钢摩擦性能,认为反应烧结氮化硅的微观结构有利于储存润滑介质。同时发现水基润滑剂具有较好的润滑效果,主要原因是摩擦化学反应层的存在使摩擦系数降低。在研究基础上,将氮化硅陶瓷用作金属塑性成形模具材料。实验证明,反应烧结氮化硅陶瓷制造模具可成功用于不锈钢的拉深。     

(TiB2,TiN)-Si3N4基复合材料的性能及显微结构

研究第二相粒子的引入对氮化硅陶瓷材料性能和显微结构的影响,结果发现：ＴｉＮ粒子的引入;对材料能起到协同增韧的作用,而ＴｉＢ２粒子由于与氮化硅颗粒表面的ＳｉＯ２发生反应,导致复合材料不致密,引起力学性能下降。     

反应结合O'Sialon和O'Sialon-SiC复合材料

在通氮气条件下,烧结硅粉制取氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）的工艺已沿用多年,它是生产氮化硅结合碳化硅复合陶瓷材料的基础。现在,开发出一种制取Ｏ’Ｓｉａｌｏｎ的新工艺,可以反应结合碳化硅制取Ｏ’ＳｉａｌｏｎＳｉＣ复合陶瓷材料。Ｏ’Ｓｉａｌｏｎ（Ｓｉ２－ｘＡｌｘＯ１＋ｘＮ２－ｘ,ｘ＝０～０．４）与氧氮化硅（Ｓｉ２ＯＮ２）结构相同,是由Ａｌ和Ｏ取代其中的Ｓｉ和Ｎ而形成的固溶体。其中Ａｌ、Ｏ的量随温度升高而增多,１６００℃时,ｘ取０～０．２;１９００℃时,ｘ为０．４。新工艺是在通Ｎ２条件下,烧结硅、二氧化…     

氮化硅陶瓷材料微波烧结研究现状

氮化硅是一种具有优良性能的陶瓷材料,是一种理想的高温结构材料和高速切削刀具材料,近年来随着微波技术的发展,氮化硅的微波烧结越来越受关注。本文简述了氮化硅陶瓷材料传统烧结与微波烧结的研究现状;比较分析了各种烧结技术制备的氮化硅陶瓷的微观结构和力学性能,得出了微波烧结氮化硅陶瓷的优越性;最后提出氮化硅陶瓷微波烧结在未来研究中还需解决的问题。     

氮化硅陶瓷的烧结

氮化硅陶瓷广泛用作高温结构材料,是很有前途的陶瓷材料之一。本文研究了氮化硅陶瓷烧结动力学,分析了影响氮化硅陶瓷烧结的因素,为氮化硅陶瓷烧结提供了依据     

氮化硅陶瓷烧的烧结

氮化硅陶瓷广泛用作高温结构材料,是很有前途的陶瓷材料之一。本文研究了氮化硅硅瓷烧结动力学,分析了影响氮化硅陶瓷烧结的因素,为氮化硅陶瓷结提供了依据。     

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。     

常压烧结制备多孔氮化硅陶瓷研究

选用Al2O3、Y2O3、Lu2O3三种氧化物作为烧结助剂,采用凝胶注模成型和气氛保护常压烧结工艺,成功制备了具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷材料.本文研究了三种烧结助剂对多孔氮化硅的力学性能、介电性能和微观结构的影响,以及对氮化硅陶瓷的烧结促进作用,结果表明Y2O3具有最佳的烧结活性促进作用,其微观结构表明β-Si3N4棒状晶粒搭接结构是使多孔氮化硅陶瓷材料具有较好力学性能的重要原因.     

新型工程陶瓷——氮化硅

在批林整风和批林批孔运动的推动下,我们初步研制了一种新型工程陶瓷——氮化硅。氮化硅有两种制品,一种是反应烧结氮化硅,一种是热压氮化硅。反应烧结氮化硅是用普通的硅粉作原料,用一般陶瓷材料成型的方法制成素坯,再将素坯在通有氮气的炉子里进行初步氮化。经初步氮化的素坯有一定的强度,能进行车、钳、刨等机械加工,做成形状比较复杂的部件。然后再将加工好的部件在通氮气的炉子里进行最后氮化,使硅完全转变成氮化     

发明专利

名称：一种多孔氮硅陶瓷材料的制备方法 申请号：CN201310386114.X 公开（公告）日：2014.01.01申请日：2013.08.30 申请（专利权）人：航天特种材料及工艺技术研究所 发明（设计）人：张辉;吕毅;张天翔;王涛;郭世峰;裴雨辰;赵英民;武建强 本发明提出一种多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法,经配料、注浆成型、烧结而成。本发明具有工艺简单、不需发生化学反应、不需添加有机造孔剂、不需加压,能制备形状复杂的制品,素坯强度较高,均匀性好、内在缺陷少,最终陶瓷密度、强度均高于其它方法制备的氮化硅基多孔陶瓷材料。     

Tribological Behavior of Si3N4 and Si3N4/Carbon Fiber Composites Against Stainless Steel Under Water Lubrication for a Thrust-Bearing Application

The tribological behavior of Si₃N₄ ceramics and Si₃N₄/carbon fiber composites sliding against stainless steel under water lubrication was investigated using a thrust-bearing-type test method with normal applied loads varying from 0 to 1000 N in 100 N increments. In the case of the monolithic Si₃N₄, the friction coefficient was found to increase up to 0.4 the first time the applied load was increased from 100 to 200 N, and sudden failure of the ceramic ring specimen occurred. In the case of the Si₃N₄/carbon fiber composite, a low friction coefficient was maintained up to the maximum normal load of 1000 N. The addition of the carbon fibers to the silicon nitride ceramics effectively restricts material transfer from the stainless steel to the Si₃N₄ worn surface due to reduction of solid–solid contact through the solid lubricating effect of the carbon fibers.     

Zirconia-base ceramics for drawing tools

Results of an investigation and fabrication of a ceramic drawing tool based on zirconia partially stabilized by yttrium oxide and the combined stabilizing additives Y₂O₃ + CeO₂ and Y₂O₃ + MgO, which increase the heat resistance of the materials, are presented. The developed ceramics based on ZrO₂ and stabilized by 2% Y₂O₃ by chemical coprecipitation with a CeO₂ additive has the following parameters: an open porosity of 2.1%, an apparent density of 5.60 g/cm³, an ultimate bending strength of 450 MPa. In a ceramic based on ZrO₂ and stabilized by 5% Y₂O₃ by the method of ceramic sintering the corresponding parameters are 3%, 5.62 g/cm³, and 271 MPa. An experimental batch of zirconia drawing matrices has been produced and tested in tube drawing. Mandrel-free drawing of tubes made of stainless steel of grades 08Kh18N10, 12Kh18N10T, and éI702, copper of grade M1, and titanium alloy of grade VT1-0 and long-mandrel drawing of steel of grade 12Kh18N10T occurred stably and without sticking of the metal to the die or any damage to the tubes or dies. Translated from Ogneupory i Tekhnicheskaya Keramika, No. 5, pp. 14–20, May, 1996.     

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．     

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。     

热处理气氛对SiBON陶瓷材料析晶行为的影响

熔融石英陶瓷在使用过程中的析晶现象一直备受关注。采用XRD、SEM、FT-IR、XPS分析手段研究了SiBON陶瓷物相结构、表面形貌、化学键存在形式对其析晶行为的影响。结果表明,SiBON陶瓷在氮气保护条件下经1 550 ℃烧结后仍可有效抑制方石英的析出,同一温度在真空气氛下烧结制成的样品抑制析晶效果不佳。SiBON陶瓷的物相组成为非晶SiBON、Si₃N₄、BN,抑制析晶机理为B、N元素的掺杂使SiO₂中的Si—O—Si键转变为B—O—Si、Si—O—N键,由此生成的Si—B—O—N非晶结构提高了SiO₂的析晶活化能。     

Si3N4基陶瓷热腐蚀研究现状及进展

本文针对Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷材料作为高温结构材料使用的不同环境，首先讨论了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在高温下氧化，继而讨论了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在熔融盐（钠盐或钾盐）中的腐蚀研究现状。本文最后指出了腐蚀研究中存在的问题，提出了今后应进行了研究方向。     

燃烧合成制备Si3N4-TiN-SiC陶瓷的显微结构

以TiSi2为反应原料,SiC作稀释剂,燃烧合成制备Si3N4-TiN-SiC陶瓷.利用燃烧波"淬熄"法使反应各个阶段的物相得以保留,通过X射线衍射及扫描电镜分析TiSi2在燃烧合成中的反应过程及显微组织转化.结果表明:完全反应后产物的主相为Si3N4,其余为TiN和SiC.在燃烧过程中,TiSi2首先受热熔化,包覆于SiC颗粒表面,随后与N2反应生成TiN和Si.Si在高热作用下发生熔化、汽化,液态Si与未反应的TiSi2互溶.生成的Si与氮气发生反应,形成Si3N4晶核,并不断长大.燃烧合成反应过程中,Si3N4晶须的生长十分复杂,由气-液-固机制、气-固机制及蒸发凝聚的气相生长机制共同作用.     

纳米Si3N4—SiC复相陶瓷显微结构

本文系统地研究了纳米Si_3N_4-SiC复相陶瓷显微结构,观测了纳米Si_3N_4-SiC复相陶瓷中Si_3N_4、SiC粒子晶粒尺寸,研究了复合在Si_3N_4晶粒内和晶界上的SiC粒子分布情况及Si_3N_4与SiC、Si_3N_4间的相界面。     

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.