纳米SiC及Si3N4/SiC的高温等静压研究

采用高温等静压工艺，制备了纳米结构的单相ＳｉＣ及Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ复相陶瓷，并通过Ｘ射线衍射分析透射有高分辨电镜对其相组成及结构进行了表征。实验表明，在温度１８５０℃，压力２００ＭＰａ条件下保温１ｈ，要获得晶粒尺寸〈１００ｎｍ，结构均匀，致密的单相ＳｉＣ纳米结构陶瓷。     

熔盐热析出反应金属化Si3N4与Si3N4的连接

在采用熔盐热析出反应在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷表面沉积钛金属膜的基础上,对ＣｕＡｇ合金在金属化表面的润湿性进行了研究,结果表明,ＣｕＡｇ合金能对采用该方法金属化的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷实现良好润湿,在此基础上,成功实现了钛金属化Ｓｉ３Ｎ４陶瓷与Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的连接并对连接工艺进行了系统研究。连接界面的ＴＥＭ研究发现,界面上广泛存在Ｔｉ－Ｃｕ－Ｓｉ－Ｎ相并对这种相对连接强度的影响进行了讨论。     

反应烧结Si3N4陶瓷微型转子的制备

介绍了一种适合于制备Si3N4陶瓷微细部件的微细制备技术．该技术主要包括Si粉的预烧结成形和微型加工以及反应烧结等三部分，结合了Si粉预烧结体的可加工性和Si3N4反应烧结所具有的近净尺寸成形特点，具有制备Si3N4陶瓷三维微细部件的优势．本研究利用该技术成功地制备了直径5mm、厚度1．2mm、叶片厚度大约70μm的Si3N4陶瓷微型转子．     

氧氮玻璃连接Si3N4陶瓷的可行性研究

本文采用Ｙ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系氧氮玻璃对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷进行了１４５０，１６００℃保温３０ｍｉｎ的润湿实验和连接实验，结果表明，氧氮玻璃对Ｓｉ３Ｎ４的润湿性较好，１４５０℃时两者的热膨胀系数差异明显，而１６００℃时热膨胀系数差异减小，接头附近存在扩散区，氧氮玻璃可以连接Ｓｉ３Ｎ４陶瓷。     

ZrO2-Si3N4陶瓷复合材料中的化学不相容性

ＺｒＯ２与Ｓｉ３Ｎ４之间存在化学反应生成ＺｒＮ或氧氮化锆,ＺｒＯ２也可能被氮稳定形成氮稳定的ＺｒＯ２。本文对ＺｒＯ２－Ｓｉ３Ｎ４陶瓷复合材料中的化学不相容性及抑制措施进行了综述。     

溶胶-凝胶法制备纳米Si3N4(Y2O3)粉末的研究

本文以硅溶胶、尿素和炭黑为原料，采用溶胶－凝胶碳热氮化法在１５００℃、２ｈ条件下制得粒径为５０－８０ｎｍ的Ｓｉ３Ｎ４纳米粉末。比较了由硅溶胶与尿素经氨解合成的前驱体和硅溶胶二种不同起始物料的反应活性，研究了氮化条件对合成反应的影响。结果表明：氨解前驱体使硅溶胶中的结构水排除，有助于加快反应速率，提高产物氮含量。本文同时以Ｙ（ＮＯ３）３为添加剂，在溶液状态与硅源混合，合成了Ｓｉ３Ｎ４－Ｙ２Ｏ３纳米复     

Si3N4/BN(f)复合材料的相界面

本文借助高分辩电子普微镜研究了Ｓｉ３Ｎ４／ＢＦ（ｆ）复合材料的相界面。研究发现，ＢＮ纤维的两端与基体结合牢固，界面不易解离，材料民裂过程中纤维很难拔出。材料的韩性主要通过ＢＮ纤维自身（００１）面上的滑移、撕裂和弯曲以及ＢＮ纤维的侧表与Ｓｉ３Ｎ４颗粒的颗上的解离等途径得以提高．     

定向SiC晶须增韧Si3N4陶瓷的制备及热震性能研究

通过SiC晶须在载体纤维中定向挤出和热压烧结工艺制备了高度定向SiC晶须增韧Si3N4复合材料,利用SEM观察了晶须的定向方向和复合材料的断口形貌.实验结果表明,70%以上SiC晶须的定向角在0～10°之间,具有较好的方向性.过高的烧结温度和晶须含量使材料抗弯强度降低.晶须定向方向的断裂韧性(单边切口垂直于定向晶须)比横向方向高出20%.1000和500°C温差的热震实验表明,定向SiC晶须复合材料比随机SiC晶须复合材料的抗热震性能高得多.     

SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构

本文介绍用非均相沉淀方法制备的纳米ＳｉＣ－ＺｒＯ２（３Ｙ）－Ａｌ２Ｏ３复合粉体经放电等离子超快速烧得到晶内型的纳米复相陶瓷,超快速烧结的升温速率为６００℃／ｍｉｎ,在烧结温度不保温,迅即在３ｍｉｎ内冷却至６００℃以下。     

Si3N4/BN层状复合陶瓷抗穿甲破坏实验研究

研究了Si3N4/BN层状复合陶瓷的抗冲击破坏及抗穿甲破坏行为.研究发现:在射钉枪的作用下,处于自由状态的Si3N4/BN层状复合陶瓷比Si3N4块体陶瓷具有更好的抗冲击破坏能力.在7.62mm口径穿甲燃烧弹的作用下,Si3N4/BN层状复合陶瓷的抗穿透能力比Si3N4块体陶瓷略有下降,但仍远远高于45号钢材,而且在实弹冲击后不会像Si3N4块体陶瓷那样整体破坏.     

放电等离子快速烧结SiC晶须增强Si3N4BN层状复合材料

采用放电等离子烧结技术（SPS）快速烧结了SiC晶须增强的Si3N4/BN层状复合材料。利用SPS技术，在烧结温度为1650℃，保温15min的条件下，材料的密度可达3．18g/cm^3, 抗弯强度高达600MPa，断裂功达到3500J/m^2。研究表明；特殊的层状结构，SiC晶须的拔出与折断是材料断裂功提高的主要原因。X射线衍射及扫描电子显微镜研究表明：α-Si3N4已经在短短的烧结过程中全部转变成长柱状的β-Si3N4，并且长柱状的β-Si3N4和SiC晶须具有明显的织构。     

仿生制备多孔氮化硅陶瓷

以松木炭化后形成的多孔木炭为模板,经Y2O3/SiO2混合溶胶浸渍生物碳模板形成Y2O3/SiO2/C复合体,在高压氮气氛下(0.6MPa),1600°C碳热还原氮化制备出牛物形态多孔氮化硅陶瓷.借助XRD、SEM研究了烧结助剂、烧结温度、反应时间和烧结气氛对烧结产物显微结构和晶相的影响,探讨了多孔Si3N4陶瓷的反应过程和机理.结果表明,多孔si3N4陶瓷是由主晶相β-Si3N4和少量晶间玻璃相YsSi4n4O14组成;多孔Si3N4不仅保留了松木的管胞结构,还在孔道中生长出纤维状形貌的β-Si3N4颗粒;Si3N4的反应烧结过程包括α-Si3N4的形成、晶形转变(α-β相变)和晶粒生长三个阶段.在1450°C烧结的机理是气-固和气-气反应机理,在1600°C通过液相烧结的溶解-沉淀机理形成纤维状的多孔Si3N4陶瓷.     

Si粉在空气中燃烧合成Si3N4粉体

经20h机械活化后的Si粉，在空气中可以实现自燃烧合成反应，并表现出二次燃烧现象．燃烧产物的表层与内部具有显著不同的特征，表层产物中以α-Si3N4为主相，并有少量Si2N2O相和非晶SiO2共存，内部为整块的灰白色松散Si3N4粉体，其相组成与反应条件有关．本文研究了经机械活化（MA）处理后的硅粉在空气中燃烧反应的整个过程，证实了机械活化处理后的Si粉在空气中燃烧的可行性，分析了燃烧产物主要是Si3N4而不是SiO2的原因，并通过调整成份实现了对产物相组成的控制．     

Improved sinterability of SiC(w)/Si3N4 composites by whisker-oriented alignment

Effects of whisker-oriented alignment on sintering behavior of SiC(w)/Si₃N₄ composites were investigated by sintering curves of SiC(w)/Si₃N₄ compacts with different whisker alignment (random and unidirectionally oriented). It was found that whisker-oriented alignment led to considerable anisotropy of linear shrinkage and sintering rate of SiC(w)/Si₃N₄ compacts during sintering. Whisker-oriented alignment could improve the sinterability of the SiC(w)/Si₃N₄ composites and consequently improve the maximum fraction of whisker addition and reduce the content of sintering additives without obviously lowering the density, which are more beneficial to exert the best reinforcing effects of whiskers and mechanical properties of SiC(w)/Si₃N₄ composites at elevated temperature.     

反应烧结制备Si3N4/SiC复相陶瓷及其力学性能研究

以两种不同配比Y₂O₃/Al₂O₃ (A, 2:3; B, 3:1, 总量15 wt%)为烧结助剂, 通过添加不同质量分数的SiC粉体,反应烧结制备了高强度的氮化硅/碳化硅复相陶瓷。并对材料的相组成、相对密度、显微结构和力学性能进行了分析。结果表明: 在1700℃保温2 h情况下, 烧结助剂A 与B对应的样品中α-Si₃N₄相全部转化为β-Si₃N₄; 添加5wt% SiC, 烧结助剂A对应样品的相对密度达到最大值94.8%, 且抗弯强度为521.8 MPa, 相对于不添加SiC样品的抗弯强度(338.7 MPa)提高了约54.1%。SiC能有效改善氮化硅基陶瓷力学性能, 且Si₃N₄/SiC复相陶瓷断裂以沿晶断裂方式为主。     

TiN/Si3N4纳米晶复合膜的微结构和强化机制

采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN/Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN/a-Si3N4模型有很大不同：复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0.5～0.7nm,呈现晶体态,并与TiN形成共格界面.进一步采用二维结构的TiN/Si3N4纳米多层膜的模拟研究表明,Si3N4层在厚度约＜0.7nm时因TiN层晶体结构的模板作用而晶化,并与TiN层形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应.由于TiN晶体层模板效应的短程性,Si3N4层随厚度微小增加到1.0nm后即转变为非晶态,其与TiN的共格界面因而遭到破坏,多层膜的硬度也随之迅速降低.基于以上结果,本文对TiN/Si3N4纳米晶复合膜的强化机制提出了一种不同于nc-TiN/a-Si3N4模型的新解释.     

自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征

运用主成分分析法对自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征进行了研究．确定了该材料的显微结构可以用其表征变量的第一主成分一综合结构指标代表．为了获得结构优良的自增韧Ｓｉ３Ｎ４陶瓷，需要保证致密（基体晶粒直径ｄ１小、材料相对密度ρ高）的基体、长径比 ＡＲ２大、直径均匀（Ｙ２ × １００小）的增韧相·通过综合结构指标的计算证实了综合结构指标相近的材料具有相近的力学性能二材料的力学性能可以用表征变量的第一、二主成分代表，分别称它们为性能稳定性指标和平均性能指标．前者代表材料受显微结构彼动影响的力学性能－断裂韧性ＫＩＣ和Ｗｅｉｂｕｌｌ模量ｍ，后者代表材料的平均力学性能一抗弯强度σｆ．     

无压烧结制备Si3N4/SiO2复合材料

以无压烧结工艺制备了Si3N4/SiO2复合材料.实验结果表明Si3N4颗粒对石英基体的析晶起到了抑制作用和增韧补强作用.Si3N4含量为5vol%的样品在1370℃烧结2h后,抗弯强度达到96.2MPa,断裂韧性为2.4MPa·m1/2,介电常数和介电损耗分别在3.63～3.68和1.29～1.75×10-3之间.