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/TiN复相陶瓷的抗氧化性能

以铁尾矿和含钛高炉渣为主要原料合成了Si3N4/TiN复相陶瓷,在热力学分析的基础上,研究了Si3N4/TiN复相陶瓷的抗空气氧化性能,并对其氧化过程进行了动力学分析.采用X射线衍射、扫描电镜和能谱等对Si3N4/TiN复相陶瓷的氧化过程、氧化后样品显微形貌进行了表征,并通过分析样品的恒温氧化质量增加曲线研究了其抗氧化...     

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。     

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。     

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。     

Gd2O3对O'-Sialon/Si3N4复相陶瓷结构与性能的影响

以α-Si_3N_4粉和黑刚玉为原料、Gd_2O_3为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了O’-Sialon/Si_3N_4复相陶瓷材料,研究了Gd_2O_3添加量和烧结温度对样品性能、相组成和显微结构的影响,探讨了Gd_2O_3对复相陶瓷的作用机理。结果表明:复相陶瓷主晶相为α-Si_3N_4、β-Si_3N_4和O’-Sialon,添加Gd_2O_3一方面可在高温烧结过程中形成液相,促进α-Si_3N_4的"溶解–析出"过程,有利于α-Si_3N_4向β-Si_3N_4的晶型转变以及β-Si_3N_4晶粒的生长;另一方面可促进α-Si_3N_4与Al_2O_3和Si O_2的固溶反应,生成O’-Sialon相,使样品中O’-Sialon含量增加。当Gd_2O_3添加量为6%(质量分数)时,经1 600℃烧结的样品SN-G6性能最佳:气孔率为23.29%;体积密度为2.31 g·cm~(–3);抗折强度达到105.57 MPa。     

多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷及其性能

采用近净尺寸成型制备工艺–氧化烧结结合溶胶浸渍再烧结法,制备了多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷。讨论了制备工艺对材料的成分、微结构和性能的影响规律。研究表明：随着硅溶胶浸渍量的增加,材料的抗弯强度、硬度、断裂韧性、密度和介电常数均增大。分别采用压痕法和单边切口梁法对材料的断裂韧性进行了测定和比较。结果表明：采用压痕法测定断裂韧性时,多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷的增韧机理有裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹桥接以及孔的钝化。采用单边切口梁法测定断裂韧性时,多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷的增韧机理只有裂纹偏转。     

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。     

Si3N4—SiC复相陶瓷增强颗粒尺寸效应

本文采用不同颗料尺寸的SiC粉体与Si3N4复合，采有热压烧结工艺制备了Si3N4-SiC复相陶瓷材料。研究了不同SiC颗粒尺寸、含量对复合材料致密化、显微结构和力学性能的影响。结果表明，晶粒尺寸越小强度越高，硬度也越大，但断裂韧性随粒径的变化不大。验证了颗粒复合的均匀分布模型和增强分布模型。     

添加剂和升温速度对Si3N4陶瓷显微结构的影响

研究了添加剂组合与升温速度对气压烧结Ｓｉ３Ｎ４显微结构的影响。第二添加剂使晶体粒径整体增大，长径比降低，同时加入Ｓｃ２Ｏ３和ＺｒＯ２，并慢速升温，可有效提高长径比，放慢升温速度利于形成双峰粒度分布。     

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.     

Si3N4／Ti界面反应机理及界面层的显微结构

研究了采用熔盐热析出反在无压烧结氮化硅陶瓷表面生成的钛金属膜与陶瓷基体的界面反应机理和反应层显微结构，研究了不同反应温度下的界面反应产物及其分布规律，并探讨了界面反应的机理 。     

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。     

常压烧结Si3N4-MgO-Y2O3-CeO2陶瓷的研究

本研究了Si3N4-MgO—Y2O3-CeO2陶瓷的烧结过程和微观结构,常压烧结氮化硅陶瓷的致密化主要通过液相烧结实现。微观分析结果表明,氮化硅烧结体的显微结构为等轴状的α—Si3N4和长柱状的β—Si3N4相互交织,这种结构有利于提高烧结体的强度和韧性。     

Enhanced thermal conductivity in Si3N4 ceramic with the addition of Y2Si4N6C

Si₃N₄ ceramic was densified at 1900°C for 12 hours under 1 MPa nitrogen pressure, using MgO and self‐synthesized Y₂Si₄N₆C as sintering aids. The microstructures and thermal conductivity of as‐sintered bulk were systematically investigated, in comparison to the counterpart doped with Y₂O₃‐MgO additives. Y₂Si₄N₆C addition induced a higher nitrogen/oxygen atomic ratio in the secondary phase by introducing nitrogen and promoting the elimination of SiO₂, resulting in enlarged grains, reduced lattice oxygen content, increased Si₃N₄‐Si₃N₄ contiguity and more crystallized intergranular phase in the densified Si₃N₄ specimen. Consequently, the substitution of Y₂O₃ by Y₂Si₄N₆C led to a great increase in ~30.4% in thermal conductivity from 92 to 120 W m^?1 K^?1 for Si₃N₄ ceramic.     

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。     

Si3N4/BN复合材料界面应变能释放速率的测试与表征

提出了一种更为合理、简便地测试与表征Si3N4／BN复合材料界面应变能释放速率的方法，借助流延成形和热压烧结工艺，制备出具有单一界面层“三期治”结构，在单侧基体中点处预制有裂纹源的Si3N4／BN／Si3N试样，用四点结弯曲加载的方法测出其载荷－位移曲线，进一步求出界面的应变能释放速率值，分别测出了BN＋Si3N4，BN Al2O3两种界面体系、不同成分界面的应变能释放速率值，对于纯BN，含积分数分别为15％，25％Si3N4调节的界面，其相应的应变能释放速率值分别为37．16，90．58，117．76J／m^2；含体积分数分别为16％，36％，63％Al2O3调节剂的界面，临界应变能释放速率值分别为53．95，71．86，119．21J／m^3，试验结果证明了该种方法的可行性及可靠性，与文献所报道的方法进行了对比、分析，同时分析了相关因素对实验结果的影响。     

纳米Si3N4-SiC(Y2O3)复合粉末的氨解溶胶-凝胶法合成

以硅溶胶、尿素和碳黑为原料,经氨解溶胶－凝胶、碳热还原法合成了纳米Ｓｉ３ｎ４－ＳｉＣ复合粉末。通过在硅溶胶中引入Ｙ（ＮＯ３）３,合成了Ｓｉ３ｎ４－ＳｉＣ－Ｙ２Ｏ３超细复合粉末,Ｙ２Ｏ３的加入有助于降低Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ的合成温度。采用ＸＰＳ和ＸＲＤ分析复合粉末中Ｙ的存在状态表明：一部分Ｙ固溶在Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ中,加有一部分以Ｙ２Ｏ３形式存在,Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ－Ｙ２Ｏ３复合粉末的烧结性能良好。     

烧结助剂对自增韧Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

研究了烧结助剂质量分数及比例对热压自增韧Si3N4 陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明 :材料室温抗弯强度和断裂韧性均在烧结助剂的质量分数为 15 %时达到峰值 ,其中 5 %Y2 O3 10 %La2 O3 85 %Si3N4 体系的抗弯强度达 911.3MPa,断裂韧性达10 .0 2MPa·m1 /2 。同时 ,分析了材料显微结构与力学性能的关系 ,发现自增韧Si3N4 陶瓷中 β-Si3N4 柱状晶直径的双峰分布特征对材料力学性能的提高起着很重要的作用