Si3N4基层状复合陶瓷材料的室温与高温性能

采用凝胶注模成型-浸涂-热压烧结工艺制备出了SiC晶须增韧Si3N4基层状陶瓷复合材料,并对这一材料的室温及高温力学性能、微观结构及增韧机理进行了研究.结果表明,采用层状结构可使陶瓷材料的断裂韧性大幅度提高,但抗弯强度有所下降.层状陶瓷复合材料的增韧机理主要是由于弱的界面层对裂纹扩展产生偏折,形成界面裂纹而使断裂路径大大增加.高温性能试验条件下,由于界面层中玻璃相的融化,界面对裂纹的偏折作用消失,造成材料性能的显著下降.     

无压烧结Si3N4陶瓷在加湿空气中的氧化行为

研究了无压烧结Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在１２００℃、在流动的含水汽２０ｖｏｌ％的加湿空气中的氧化行为。研究表明,Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在加湿空气中氧化比在自然空气中氧化剧烈。动力学研究表明,Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在加湿空气中氧化分两个阶段进行,第一为直接氧化此时,氧化增生与氧化时间成线性关系,第二阶段为钝化氧化,此时,氧化主要通过离子和分子的扩散来完成。     

热压烧结Si3N4-Y2O3-La2O3陶瓷材料的研究

采用Y2O3和La2O3为烧结助剂，利用热压烧结法制备自增韧氮化硅陶瓷，通过L9（3^4）正交实验，优化各工艺参数并确定各因素的影响序列，研究结果表明：在该体系中，晶种作用不显著；保温时间的影响最大；最佳工艺参数为1820℃、4h、21950N压力及0．5％（质量分数，下同）晶种。最终原位形成具有较大长径比的β-氮化硅柱状晶，具有较好的综合力学性能。     

Si3N4复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制

使用ＡＥＭ和ＨＲＥ他添加纳米ＳｉＣ颗粒和同时添加纳米ＳｉＣ颗粒及ＳｉＣ晶须的两种Ｓｉ３Ｎ４复陶瓷材料的微观组织和断裂机制。结果表明,部分ＳｉＣ颗粒分布在ＳｉＣ晶内,ＳｉＣ晶须分布在Ｓｉ３Ｎ４晶粒之间,ＳｉＣ颗粒和晶须与Ｓｉ３Ｎ４界面之间不存在第二相组织,非晶组织大多分布在Ｓｉ３Ｎ４三叉晶界。断裂裂纹主要沿晶界和相界面扩展,也可能穿过少数Ｓｉ３Ｎ４晶粒。当裂纹扩展遇到ＳｉＣ颗粒和／或ＳｉＣ晶须时,会     

反烧结Si3N4复合陶瓷抗氧化性能研究

以TiSi2、SiC和Mo粉为原料通过反应烧结方法制备Si3N4基陶瓷,并测试其抗氧化性能.结果表明：Si3N4-TiN-SiC陶瓷的质量增量随着氧化时间的延长而增加,氧化质量增量随时间的变化基本服从抛物线规律,同时质量增量随着氧化温度的升高而增加.而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷质量增量在低温下随着时间延长而增加,在高温下质量增量随着时间延长而减少.XRD和SEM结果表明Si3N4-TiN-SiC陶瓷的氧化产物主要是TiO2、Si02和Si2N20,而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC陶瓷则是Ti02、Si02、Si2N2O和Mo03.     

高气孔、高强Si3N4陶瓷材料的研究

采用部分烧结工艺,利用复合助剂A作为烧结助剂,成功的制备出了材质比较均匀且有较高强度、高气孔氮化硅陶瓷.借助XRD、SEM等仪器对其物相组成和微观结构进行了研究.实验结果表明:在适当的工艺下可以制得弯曲强度大于160MPa,气孔率＞50%的多孔氮化硅陶瓷.气孔主要是由长柱状β-Si3N4晶粒搭接而成的,均匀的气孔分布和高的长径比结构是获得高强度的主要原因.     

Si3N4对镁质浇注料使用性能的影响

为了提高镁质浇注料的耐用性，研究了Si3N4加入对镁质浇注料性能的影响。结果表明：Si3N4可以明显提高镁质浇注料的高温抗弯强度，但由于Si3N4在高温容易被氧化，使镁质浇注料的结构被破坏，降低其它方面的使用性能，在实际应用中，Si3N4加入量应控制在小于5％的范围内。     

二氧化硅碳还原法制取Si3N4粉的研究

报导了用二氧化硅碳还原氮化法制取高性能Ｓｉ３Ｎ４粉的研究结果。研究了氮化温度、氮化时间、氮气流量等工艺因素对氮化产物的颜色、颗粒形状、粒度和粒度分布以及相结构的影响；分析了非晶态、ＳｉＯ２、ＳｉＣ产物的形成条件。结果表明：氮化工艺因素对氨化产物的性能有明显的影响，采用１４５０℃氮化温度，氮化时间２ｈ，Ｎ２流量２．５Ｌ／ｍｉｎ的工艺条件，能制得高α相比例，颗粒微细和粒度分布均匀的优质Ｓｉ３Ｎ４粉。     

连续氮化硅纤维的氧化行为与高温影响研究

连续氮化硅陶瓷纤维是透波／承载一体化陶瓷基复合材料的关键原材料,也是制约复合材料耐高温性能与力学性能的关键因素。本文系统研究了国防科技大学研制的连续氮化硅纤维的抗氧化性能,分析了高温处理后纤维的组成结构与力学性能变化规律。结果表明：1000°C氧化1h后纤维强度高于原始纤维强度,主要是形成的玻璃相能减少和弥补纤维的表面缺陷。随着空气中处理温度提高,氧含量增加,纤维表面形成的SiO₂层逐渐变厚,纤维强度明显降低。纤维在1200°C氧化1h后强度保留率为63%,表明在此温度以下纤维有较好的服役性能。另一方面,氮化硅纤维在1450°C N₂中处理1h的强度保留率为57%,表现出良好的耐高温性能。纤维表面氧化对其在N₂下的耐高温性能具有不利影响,1000°C氧化的纤维在1450°C处理后丧失强度,1500℃处理后形成氮化硅结晶,失重明显增长,纤维内部也开始产生缺陷。     

Si3N4结合SiC窑具材料抗氧化性的研究

本文通过Ｓｉ３Ｎ４结合的ＳｉＣ窑具表面加涂抗氧化涂层，并与未涂层的试样在同等条件下进行高温氧化对比试验，结果表明：涂层能显著提高该窑具的抗氧化性能，因而能够延长窑具的使用寿命。     

反应烧结碳化硅陶瓷的高温氧化行为研究

研究了反应烧结碳化硅陶瓷在１３００℃空气中的高温氧化行为。结果表明：高温氧化过程中在试样表面出现的非晶态ＳｉＯ２晶化以及氧化膜起裂,使得该陶瓷氧化曲线遵循对数氧化规律。     

低成本燃烧合成氮化硅的工艺研究

采用硅/氯化铵为反应剂，在2MPa的较低氮气压力实现了燃烧合成氮化硅。研究结果表明，对硅，氯化铵反应剂进行机械活化处理，可以有效提高反应剂活性，从而促进硅粉在低氮气压力下的快速燃烧氮化。随着原料中氯化铵加入量的增加，产物中α相氮化硅含量逐步升高，最高可达90．6％（质量分数）。应用简单的分析模型计算了料坯中心与表面的温度差，结果表明，以热辐射为主的散热方式导致的粉坯内外温度差是决定产物中不同部位的相组成和形貌产生差异的原因。模型计算和实验检测的结果都证明了这种温度差异的存在。     

稀土表面改性在改善高温抗氧化和耐蚀性方面的应用

稀土元素具有特殊的电子结构,对材料表面有着优异的改性潜力,在表面工程技术领域具有良好的应用前景.本文综述了在化学热处理、激光熔覆、离子注入、真空等离子体镀膜、热喷涂等技术中,稀土元素对工艺过程的影响和提高材料表面改性层高温抗氧化及耐腐蚀性能的效果.初步探讨了稀土元素在改性层中的作用机理.作者认为,稀土元素的微合金化作用,改变改性层中第二相或夹杂物的形态与性能,使改性层组织细化和结构因素,是稀土元素改善材料表面改性层高温抗氧化和耐腐蚀性能的主要原因.     

过渡族金属氮化物颗粒复合氮化硅氮化硅陶瓷刀具的特性

针对碳化物颗粒复合会导致氮化硅复合物材料相组成发生变化的缺点,对过渡族金属氮化物颗粒（主要是ＴｉＮ）增强氮化硅陶瓷刀具的优点进行了全面分析,分析表明,氮化物颗粒不仅比碳化物颗粒与氮化硅有更好的相容性,而且可以固溶烧结过程中气相里的碳和氧,因此会有效降低氮化硅基体的碳化,这为无惰性气氛保护烧结提供了可能,另外,氮化物颗粒的引入对提高复合材料火花放电加工性及耐磨性能亦有很大帮助。     

钢铁表面氮化硅薄膜生成技术

氮化硅(Si3N4)因其优异的性能可能在钢铁表面的改性技术中获得重要应用,钢铁表面复合氮化硅层的生成和应用已成为当今材料科学研究开发的热点之一.综述了钢铁表面形成氮化硅薄膜的基本过程,各种制备方法、特点及影响因素.     

氮化硅陶瓷刀具表面涂覆高硬耐磨氮化钛涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体于室温下在氮化硅陶瓷刀具上成功沉积了高硬耐磨的氮化钛涂层。薄膜厚度用光学显微镜和俄歇电子能谱仪测定，薄膜元素和相组成与分布分别用俄歇电子能谱仪、X光电子能谱以及X光衍射仪测定，薄膜微观结构用扫描电镜观察，薄膜表面粗糙度用光学显微镜测定，薄膜力学性能由纳米压痕实验和纳米划痕实验确定，薄膜的磨损性能用上业条件下的切削实验评价。实验结果表明，在最优化条件下，涂层与基体的结合力很好，纳米划痕实验临界载荷达80mN以上；氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量，分别达28GPa和350GPa以上。涂层刀具用于HB达2200MPa—2300MPa的HT250钢切削实验表明，刀具耐磨损能力增强，寿命明显提高。     

莫来石涂层对碳化硅材料高温抗氧化性能的影响

采用溶胶-凝胶法在不同颗粒尺寸的再结晶碳化硅材料表面制备了莫来石涂层，研究了涂层和颗粒尺寸对再结晶碳化硅材料在1500℃时的高温氧化行为的影响。结果表明：莫来石涂层可显著提高再结晶碳化硅材料的高温抗氧化能力，且随涂层厚度增加，再结晶碳化硅材料的抗氧化能力提高；而且莫来石涂层和粗颗粒碳化硅粒子共同作用时效果更好。     

粉料表面氧含量对GPS烧结氮化硅陶瓷显微结构的影响

通过研究GPS烧结氮化硅陶瓷的室温和高温抗弯强度、晶界相含量和成分以及晶界析晶相随氮化硅粉料表面氧含量的变化规律，发现当粉料表面氧含量低于1．35mg／m^2时，氮化硅陶瓷在室温下的抗弯强度基本保持不变。试样在1200℃时的抗弯强度明显低于室温强度，且随着粉料表面氧含量的增加有一最高值。由于烧结助剂引入的O和Si在烧结过程中的还原气氛下发生反应而损失，烧结体中晶界相的实际含量显著低于粉料中烧结助剂的加入量。随粉料表面氧含量的增加，氮化硅陶瓷烧结体中的二次析晶相α-Y2Si2O7和β-Y2Si2O7消失，只有β-Si3N4晶相和晶界玻璃相存在。     

Influence of Silicon and Aluminum Additions on the Oxidation Resistance of a Lean-Chromium Stainless Steel

The effect of Si and Al additions on the oxidation of austenitic stainless steels with a baseline composition of Fe–16Cr–16Ni–2Mn–1Mo (wt.%) has been studied. The combined Si and Al content of the alloys did not exceed 5 wt.%. Cyclic-oxidation tests were carried out in air at 700 and 800°C for a duration of 1000 hr. For comparison, conventional 18Cr–8Ni type-304 stainless steel specimens were also tested. The results showed that at 700°C, alloys containing Al and Si, and alloys with only Si additions showed weight gains about one half that of the conventional type-304 alloy. At 800°C, alloys that contained both Al and Si additions showed weight gains approximately two times greater than the type-304 alloy. However, alloys containing only Si additions showed weight gains four times less than the 304 stainless. Further, alloys with only Si additions preoxidized at 800°C, showed zero weight gain in subsequent testing for 1000 hr at 700°C. Clearly, the oxide-scale formation and rate-controlling mechanisms in the alloys with combined Si and Al additions at 800°C were different than the alloys with Si only. ESCA, SEM, and a bromide-etching technique were used to analyze the chemistry of the oxide films and the oxide–base-metal interface, in order to study the different oxide film-formation mechanisms in these alloys.     

氮化硅掺杂环氧树脂复合涂层的制备及耐腐蚀性能研究

目的将氮化硅作为填料加入环氧树脂,提高碳钢Q235有机涂层的耐腐蚀性能。方法利用球磨法将氮化硅填料均匀分散在环氧树脂中,探究了不同氮化硅含量涂层对Q235碳钢基体的保护,利用电化学阻抗谱(EIS)、吸水率实验、附着力实验及盐雾实验表征不同氮化硅含量涂层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果添加氮化硅后,涂层的低频阻抗模值及干湿态附着力均有不同程度提高。同时,氮化硅的加入降低了涂层的吸水率,增加了涂层的耐盐雾时间。浸泡初期(0.5 h),环氧树脂涂层(不含氮化硅)的低频阻抗模值为7.7×10~8?·cm~2,添加氮化硅的涂层的低频阻抗模值均增加了两个数量级,氮化硅含量为5%涂层的低频阻抗模值最大,为8.6×10~(10)?·cm~2。随着浸泡时间的增加,不同氮化硅含量的涂层低频阻抗模值均有不同程度的降低。其中,氮化硅含量(占环氧树脂质量的百分比,后文同)为5%的涂层的低频阻抗模值降低程度最小。浸泡2400 h之后,氮化硅含量为5%的涂层的低频阻抗模值最高,仍然能够达到3.3×10~8?·cm~2。结论氮化硅填料的加入提高了涂层的耐腐蚀性能,一定程度上可以保护金属基体免受腐蚀破坏。并且,当氮化硅含量为5%时,涂层的耐腐蚀性能最好。