GPSZrO_2-Si_3N_4复合材料性能的研究

本文研究了ＧＰＳＺｒＯ２－Ｓｉ３Ｎ４复合材料的烧结性能、相组成、显微结构和力学性能。ＺｒＯ２－Ｓｉ３Ｎ４复合材料在１７７０～１８００℃,氮气压力分别为１ＭＰａ,２ＭＰａ,３ＭＰａ下烧成,获得相对密度＞９５％烧结体。实验结果表明：少量的工业ＺｒＯ２对氮化硅有助烧作用,增大氮气压力有利于改善氮化硅陶瓷材料的烧结性能和力学性能;ＺｒＯ２可提高氮化硅基体的断裂韧性,在３ＭＰａ下烧成条件下,添加１５％ＺｒＯ２的Ｓｉ３Ｎ４复合材料断裂韧性可达８．０８ＭＰａ．ｍ１／２,与基体相比提高２１．５％,第二相粒子增韧和微裂纹增韧为主要增韧机理。     

高固含量氮化硅浆料的制备工艺

本文通过沉降,Ｚｅｔａ电位的测定以及流变测量的方法研究了制备高固体含量氮化硅浆产的工艺条件,结果发现：Ｓｉ３Ｎ４悬浮粒子的等电点在ｐＨ＝４．２其最大的Ｚｅｔａ电位在ｐＨ＝１１附近,分散剂的引入有效地提高悬浮粒子的Ｚｅｔａ电位,改善浆料的分散性,最佳分散剂用量在１．０－１．２ｗｔ％之间,并且,最佳分散性的用量不随浆料固含量的变化而改变,球磨８ｈ已能获得较好的流动性,进一步延长球磨时间并不能有效的改善     

影响氮化硅浆料流变特性的因素

通过对影响氮化硅浆料流变性因素的研究发现：不同的氮化硅粉体具有不同的等电点（ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｉｎｇ,简称ＩＥＰ）。分散剂的引入明显改善浆料的流动性。对于粉体Ａ,当分散剂用量达１．２ｗｔ％时浆料具有最佳的流动性。颗粒尺寸及其形貌对浆料的流动性均有较大的影响：颗粒尺寸越大,颗粒形貌越不规则,浆料的流动性就越差。     

减摩耐磨环氧树脂纳米复合材料的研究

为提高环氧树脂的减摩耐磨性能,本工作采用高硬度纳米氮化硅粒子和具有优异自润滑和导热性能的短碳纤维进行填充改性,以期通过填料之间的协同作用,显著降低复合材料的表面摩擦力和摩擦面温度,从而提高抵抗磨损能力。摩擦磨损实验结果表明,同时加入纳米氮化硅粒子和短碳纤维时,可以获得优于加入单一填料所获得的摩擦磨损性能。纳米氮化硅粒子/短碳纤维/环氧树脂复合材料的磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损。     

焊料中氮化硅含量对氮化硅陶瓷连接强度的影响

采用含有Ｙ２Ｏ３,Ａｌ２Ｏ３,ＳｉＯ２和Ｓｉ３ｎ４的焊料在１６００℃,３０ｍｉｎ,５ＭＰａ压力的条件下对无压烧结氮化硅陶瓷进行连接实验,研究焊料烨硅的摩尔分数对连接强度的影响。结果表明,随着氮化硅摩尔分数的增加,连接强度也得以提高,这主要是因为氮化硅的加入降低了焊料的热膨胀系数以及加速了结合层内焊料的氮化过程,但是,氮化硅摩尔分数进一步增加,导致焊料的粘度增加,影响了焊料在陶瓷表面的润湿和辅展,使     

ZrO2（Y—TZP）和氮气压力对GPSSi3N4材料烧结性能的影响

本文研究了工业Ｚｒｏ２、Ｙ－ＴＺＰ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）以及氮气大无畏对气氛加压烧结氮化硅陶瓷材料的烧结性能的影响。添加５，１０，１５，２０ｗｔ％ＺｒＯ２或者Ｙ－ＴＺＰ的氮化硅复合材料在１７７０－１８００℃，氮气压力分别为１ＭＰａ、２ＭＰａ、３ＭＰａ下烧成，获得相对密度〉９５％烧结体，少量的工业ＺｒＯ２或者Ｙ－ＴＺＰ对氮化硅有助烧作用，在同一氮气压力下烧成的Ｙ－ＴＺＰ－Ｓｉ３Ｎ４复合的烧结性能均高     

氮化硅对烧成铝炭耐火材料的性能影响

通过在铝炭耐火材料中引入氮化硅及很细的铝粉,在埋碳烧成过程中氮化硅与碳或与铝反应生成少量赛隆相及碳化硅.适当引入氮化硅,降低了铝炭砖的氧化失重率,提高了其抗脱磷剂侵蚀的能力及砖的抗氧化性能.     

氮化硅对烧成铝炭耐火材料的性能研究

通过在铝炭耐火材料中引入氮化硅及很细的铝粉,在埋碳烧成过程中氮化硅与碳或与铝反应生成少量赛隆相及碳化硅。适当引入氮化硅,降低了铝炭砖的氧化失重率,提高了其抗脱磷剂侵蚀的能力及砖的抗氧化性能。     

国外动态

国外动态硅石还原法制氮化硅的泥浆浇铸成型法日本名古屋工业技术研究所陶瓷应用部加工技术研究室发明了一种高浓度、低粘度泥浆制备法，能用于以泥浆浇铸法对硅石（ＳｉＯ２）还原法制氮化硅进行成型加工，并用此技术制得了高强度氮化硅陶瓷成型件。氮化硅陶资已用于制造...     

氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展

氮化硅具有比氧化铝、氧化锆等牙科陶瓷修复材料更好的力学性能、化学稳定性和生物相容性,已经用于生物骨科修复.近年来陆续有学者将氮化硅陶瓷引入到牙科修复领域,文章在介绍氮化硅陶瓷性能特点的基础上,综述了氮化硅陶瓷牙科种植体、氮化硅桩核冠及氮化硅饰面瓷的研究进展,并展望了氮化硅在牙科修复领域的未来研究方向.     

TiN对Si3N4复合材料力学性能及电导率的影响

研究ＴｉＮ粒子对氮化硅材料力学和电导率的影响,发现ＴｉＮ粒子的引入,对基体材料能起到增韧补强的作用;在烧结过程中,ＴｉＮ和Ｓｉ３Ｎ４发生互熔,当ＴｉＮ粒子达到一定比例后,复合材料内形成导电网络,材料具有电导性。     

氟化钙对常压烧结Si3N4/BN复相陶瓷结构与性能的影响

以微米级Si3N4和h-BN粉末为原料,CaF2–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Si3N4/BN复相陶瓷。研究了CaF2添加量对Si3N4/BN复相陶瓷材料力学性能的影响,并通过X射线衍射和场发射扫描电镜分析了复相陶瓷的物相组成和显微组织。结果表明：随着CaF2添加量增加,制备的Si3N4/BN复相陶瓷材料气孔率逐渐增大,收缩率变小,相对密度减小。添加量为2%（质量分数）时,Si3N4/BN复相陶瓷的室温抗弯强度达145.5MPa。添加适量的CaF2可在Si3N4/BN复相陶瓷材料常压烧结过程中较大程度地破坏h-BN的卡片房式结构,将微米级的h-BN颗粒变成纳米级颗粒。     

原位生成SiAlON增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的力学性能

根据热力学计算,在还原气氛下,通过引入Si3N4和提高Si的加入量等途径原位合成制备出SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料是完全可行的.实验研究了Si3N4的加入量和Si的加入量对Al2O3SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响.结果发现随着Si3N4加入量的提高,材料的力学性能先增大,后减小,加入量为6%时材料力学性能最佳;Si的加入量对材料性能的影响较为显著,材料的力学性能随着其加入量的增多而逐渐提高,其最佳加入量为5%.XRD及SEM分析结果表明,SiAlON增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能优良的根本原因是由于Si3N4、Si与Al2O3原位反应生成的SiAlON改变了材料基质结合形式,提高了基质的固-固直接结合率.     

低介电氧氮化硅陶瓷的研制

以氮化硅为主体,外加二氧化硅,研制低密度、高强、低介电的氧氮化硅陶瓷材料。通过分析材料烧结体的XRD物相图、材料的各项性能、材料的显微结构,得出二氧化硅含量对材料性能的影响规律,从而确定了材料最佳配方。     

Synthesis and characterization of high strength polyimide/silicon nitride nanocomposites with enhanced thermal and hydrophobic properties

Polyimide (PI) composite films were synthesized incorporating amino modified silicon nitride (Si3N4) nanoparticles into PI matrix via in situ polymerization technique. The mechanical and thermal perfor-mances as well as the hydrophobic properties of the as prepared composite films were investigated with respect to the dosage of the filler in the PI matrix. According to Thermogravimetric (TGA) analysis, mean-ingful improvements were achieved in T5 (5％weight loss temperature) and T10 (10％weight loss temper-ature) up to 54.1 ℃ and 52.4 ℃, respectively when amino functionalized nano-Si3N4 particles were introduced into the PI matrix. The differential scanning calorimetry (DSC) results revealed that the glass transition temperature (Tg) of the composites was considerably enhanced up to 49.7 ℃ when amino func-tionalized Si3N4 nanoparticles were incorporated in the PI matrix. Compared to the neat PI, the PI/Si3N4 nanocomposites exhibited very high improvement in the tensile strength as well as Young's modulus up to 105.4％ and 138.3％, respectively. Compared to the neat PI, the composites demonstrated highly decreased water absorption behavior which showed about 68.1％ enhancement as the content of the nanoparticles was increased to 10 wt％. The SEM (Scanning electron microscope) images confirmed that the enhanced thermal, mechanical and water proof properties are essentially attributed to the improved compatibility of the filler with the matrix and hence, enhanced distribution inside the matrix because of the amino groups on the surface of Si3N4 nanoparticles obtained from surface functionalization.     

塑性相结合刚玉复合砖的高温性能

通过设定高炉使用条件 ,将塑性相结合刚玉复合砖与现在高炉使用的刚玉莫来石砖及棕刚玉碳化硅砖在同等实验条件下进行了高温性能的比较。结果表明 :塑性相结合刚玉复合砖的结构致密 ,高温抗折强度高 ;而且在高温还原气氛下 ,其基质中的Si可与C和N2 反应 ,生成具有良好抗炉渣、铁水和碱金属侵蚀能力的碳化物和氮化物 ,并填充表面的间隙 ,形成一个良好的防护层 ,因此其抗侵蚀性能优于棕刚玉碳化硅砖和刚玉莫来石砖。     

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／PP复合材料的力学性能研究

研究了纳米氮化硅（Si3N4）粒子对其填充的聚丙烯（PP）力学性能的影响,结果发现纳米Si3N4/PP复合材料的力学性能表现出了许多与常规纳米粒子改性PP的不同之处。复合材料的拉伸强度随纳米Si3N4粒子含量增加而基本呈直线上升趋势,而冲击强度变化不大,纳米Si3N。粒子对PP并无明显增韧效果;少量（5％）纳米Si3N4粒子便能显著提高复合材料弯曲强度。     

Si3N4／环氧树脂导热复合材料制备和性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550对氮化硅（β—Si3N4）进行表面处理,浇注制备氮化硅／环氧树脂（Si3N4／EP-828）复合材料,研究了Si3N4粒径、用量和表面改性对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,Si3N4／EP-828的导热性能随Si3N4用量的增加而提高,当Si3N4体积分数为30％时,热导率为0．83W／mK,为纯环氧树脂4倍多;力学性能则随Si3N4用量的增加先增大后降低。表面改性有助于进一步提高复合材料的导热性能和力学性能。初步分析表明,Si3N4／EP-828热导率与Si3N4形成的导热网链和Si-O-Si键导热骨架有关。     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。