Fabrication of Fine-Grained Si3N4-Si2N2O Composites by Sintering Amorphous Nano-sized Silicon Nitride Powders

1 IntroductionAs high-temperature structure materials ,nitride ce-ramics possess the excellent mechanical properties ,highmelting temperature ,low density, high elastic modulusand strength, and good resistance to creep, wear andoxidation[1-3]. The intrinsic brittleness and hardness ofsilicon nitride ceramics , however , make it difficult andcostly to machine into complex-shaped components[4 ,5].The fracture toughness of sintered silicon nitride ceramicsmust beimprovedif these ceramics areto be…     

ZrO2包裹Si3N4超细复合粉体的制备

采用非均相沉淀包裹技术,在锆无机盐溶液中制备出ZrO2前驱体包裹纳米Si3N4球状颗粒的超细复合粉体.用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征,发现纳米Si3N4颗粒表面均匀地包裹了一层ZrO2前驱体.经过800℃煅烧之后,XRD图谱表明:ZrO2前驱体转变为立方ZrO2.将煅烧后的包裹粉体超声波分散处理以后,用SEM及能量发射能谱(EDS)研究发现:ZrO2均匀分布在Si3N4颗粒表面.     

Si3N4-CrNx-Ag-NiCrNx-Si3N4复合涂层的光热特性

采用磁控溅射法在浮法玻璃基体上制备Si3N4-CrNx-Ag-NiCrNx-Si3N4复合玻璃涂层（简称：SAN Low-E玻璃）,并与浮法玻璃和传统Low-E玻璃进行比较,研究了其光热特性。结果表明：SAN Low-E玻璃能反射大量红外线,降低可见光和紫外线的透过,具有良好的隔热性能;经过700℃热处理后,其光热特性和膜结构没有变化,优于浮法玻璃和传统的Low-E玻璃。     

Si3N4陶瓷瞬间液相连接三维有限元应力分析

利用有限元方法模拟Si3N4陶瓷瞬间液相连接过程,分析了三维接头残余应力分布状态和中间层对此连接接头应力分布的影响．结果表明：陶瓷外表面靠近连接界面的附近存在最大拉伸应力：采用以Ti／Cu／Ti为中间过渡层的接头的方棒试样,在连接处的直角棱边区域会引起应力集中,采用中间过渡层能缓和接头的残余应力．提高接头强度．     

Tribological performances of Si3N4 ceramic in vacuum

The ceramic material,due to its finer mechanicalcapabilities,is noticed widely by engineers and used inmany fields such as automobile industry,chemical in-dustry,aviation and space flight[1,2].As space explo-ration expands,the investigation on tribological proper-ties of ceramic material in vacuum is recognized.Thegrease is easy to evaporate in vacuum,which can pol-lute nearby apparatuses and meters and even causetheir failure,so many parts of a spacecraft cannot belubricated with grease[3].A …     

国家行业标准Si3N4结合SiC板的制定及应用

简介了Si3N4结合SiC制品的发展过程和应用范围,较为详细地介绍了该项标准制订情况,叙述了标准中产品的形状及代号、规格尺寸、技术要求、产品检验等内容,并对标准的应用情况进行了说明,以期标准的使用者能正确理解.     

纳米Si3N4颗粒填充铸型尼龙的摩擦学性能研究

为了研究纳米Si3N4颗粒作为填料对铸型尼龙（MC尼龙）的摩擦磨损性能的影响，选用两种复合材料在MM－200摩擦磨损试验机上进行了试验研究，并借助于扫描电镜观察了磨损形貌，探讨了磨损机理，研究结果表明，在干摩擦条件下，Si3N4颗粒填MC尼龙与钢环对摩的摩擦数随载荷的升高而降低，在相同载荷时均高于纯尼龙，在一定的滑动速度下，Si3N4颗粒填充MC尼龙的耐磨性能与载荷大小有关，当载荷较低时，复合材料的耐磨性能比纯尼龙好，其磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损，当载荷较高时，复合材料的耐磨性能不如纯尼龙，其磨损机理主要是疲劳剥落，并有磨粒磨损和粘着磨损。     

Fabrication and characterization of SiO2（f）/Si3N4 composites

A silicon dioxide fiber-reinforced silicon nitride matrix (SiO2/Si3N4) composite used for radomes was prepared by chemi- cal vapor infiltration (CVI) process using the SiCl4-NH3-H2 system. The effects of the process conditions, including infiltration tem- perature, infiltration time, and gas flux were investigated. The energy dispersion spectra (EDS) result showed that the main elements of this composite contained Si, N, and O. The X-ray diffraction (XRD) results indicated that phases of the composite before and after treatment at 1350°C were all amorphous. A little fiber pull-out was observed on the cross section of the composite by scan electron microscope (SEM). As a result, the composite exhibited good thermal stability, but an appropriate interface was necessary between the fiber and the matrix.     

含有定向排列颗粒的氮化硅陶瓷各向异性研究

通过添加α—Si3N4晶须,利用流延成型和热压烧结技术制备舍有定向排列颗粒、各向异性的Si3N4陶瓷。研究α-Si3N4相在流延膜及烧结块体中的分布状态,并通过XRD、SEM和力学性能对流延膜和烧结块体的各向异性进行表征。结果表明,1550℃下烧结制备的块体T（与流延方向平行的平面）、N（与流延方向垂直的平面）、P（侧面）三个面的I（210）／I（102）值与等轴状α-Si3N4粉体的相应值比较,其中T面的值较大,N面和P面的值较小;在T面的显微结构中存在平行于流延方向排列的大颗粒;试样不同面的力学性能（断裂韧性和抗弯强度）中,T面最好,P面次之,N面最差;I（210）／I（102）值、显微结构、力学性能测试结果表明所制备的氮化硅陶瓷存在各向异性。     

热浸渗法制备Si3N4陶瓷覆层初探

在钢铁材料表面改性的基础上，提出了反应生成Ｓｉ３Ｎ４陶瓷覆层的思想。热力学及Ｘ－Ｒａｙ衍射分析表明，通过热浸渗技术可在碳钢表面制备性能优异的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷覆层。     

Si3N4陶瓷与不锈钢摩擦性能研究

研究了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷与ＳＵＳ３０４不锈钢摩擦性能，认为反应烧结氧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，反应烧结氧氮化硅陶瓷制造模具可成功用于不锈钢的拉深。     

半导体器件钝化层Si3N4薄膜的制备及特性研究

采用热分解法在硅衬底上制备了Si3N4薄膜，根据在制备过程中薄膜生长速度随颜色的变化，研究了衬底温度和薄膜沉积速率之间的关系，分别利用AFM对薄膜表面进行观测，C—V法对薄膜和硅片界面态进行了测试。结果表明：所制备的Si3N4薄膜在硅片上以无定形方式存在，在Si3N4薄膜和硅界面之间存在着大量的表面电荷，由于这种高密度表面电荷的存在，导致Si3N4薄膜不适于直接作为半导体器件的表面钝化层。     

THE ROLE OF MgO-CeO_2 IN THE DENSIFICATION OF Si_3N_4

An investigation of the pressureless sinteringof Si_3N_4 with MgO-CeO_2 reveals that Mgo-CeO_2 is a muchmore effective sintering aid for silicon nitride than eitherMgO or CeO_2.The amount of MgO-CeO_2 and MgO/CeO_2weight ratio has a strong influence on the densification be-haviour and mechanical properties of the sintered materials.The Silicon nitride pressureless sintered with MgO-CeO_2 re-tains a relative density of 98.5%,a bending strength of 950MPa.The Si-Mg-Ce-O-N system is of great value for appli-cation and theoretical study.     

透波性Si3N4陶瓷铣削过程刀具-工件摩擦特性

透波性Si_3N_4陶瓷是制造天线窗的主要材料之一,铣削过程中刀具-工件摩擦特性与加工表面形貌紧密相关.本文以透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工为研究对象,通过分析加工过程中刀具-工件接触关系得到摩擦接触区域主要集中于切削刃后刀面与工件表面;探究了不同加工机理下接触区域摩擦机理,塑性域加工摩擦机理为粘着摩擦、刀具表面粗糙度波峰犁沟摩擦和陶瓷粉末滚动摩擦,脆性域加工还包含碎裂型陶瓷颗粒犁沟摩擦;在此基础上应用已有的微观表面形态与表面接触的摩擦力及摩擦系数理论给出了Si_3N_4陶瓷与铣刀材料的摩擦系数计算公式;通过实验对分析结果进行了验证.结果表明:透波性Si_3N_4陶瓷加工机理转变的临界切深值大于0.3 mm且小于0.4 mm;摩擦系数计算公式最大误差率为20.46%,能在一定程度上反映加工过程中摩擦特性演化规律;加工机理初始转变阶段,摩擦系数值降低,且摩擦系数对表面粗糙度影响呈现三阶多项式分布规律.该研究为提高透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面质量提供了参考.     

黑稻壳合成氮化硅微粉反应的分数维模型研究

应用分形理论,建立了用黑稻壳颗粒合成氮化硅粉末的分数维反应模型．计算结果表明：在以氨气作为氮化气源时其合成反应速率是受化学反应控制的;达到相同的转化率时,黑稻壳颗粒表面结构的分维数越大,其相对反应时间越短．     

污染颗粒对Si3N4陶瓷球疲劳影响的研究

为了准确评价Si3N4陶瓷球间接触疲劳行为和抗污染能力,用四球疲劳试验机在7．01GPa名义接触应力条件下分别进行了由清洁的32号机械油润滑(A组)和质量分数1％SiO2颗粒污染的32号机械油(B组)润滑的SbN4球的成组疲劳试验。结果表明超细颗粒污染影响陶瓷的特征寿命和寿命指数,使疲劳寿命L10和L50分别降低到30．7％和55．4％;分析了颗粒污染对Si3N4陶瓷滚动接触疲劳失效机理及寿命的影响,指出颗粒污染引起疲劳寿命缩短的主要原因是进入接触区的硬质颗粒导致局部接触应力远远高于名义接触应力,从而加速疲劳裂纹的产生,颗粒污染使寿命指数减小的主要机理是疲劳以后超细颗粒进入疲劳裂纹开口后对裂纹开口处产生支撑作用,导致裂纹的扩展速率降低,从而延缓疲劳的加速过程。     

Si3N4/SiO2复合栅介质电离辐照的电子能谱分析

采用氩离子刻蚀X光激发电子能谱分析方法对Si3N4/SiO2/Si复合栅介质系统进行电离辐照剖析．实验结果表明存在一个由Si3N4和SiO2构成的界面区及由SiO2和Si构成的界面区,电离辐照能将SiO2/Si界面区中心向Si3N4/SiO2界面方向推移,同时SiO2/Si界面区亦被电离辐照展宽;电离辐照相当程度地减少位于SiO2/Si界面至Si衬底之间Si过渡态的浓度．在同样偏置电场中辐照,随着辐照剂量的增加SiO2/Si界面区中Si过渡态键的断开量也增加,同时辐照中所施偏置电场对SiO2/Si界面区Si过渡态键断开有显著作用．并对实验现象进行了机制分析．     

Microstructural characterization and mechanical properties of self-reinforced Si3N4 ceramics containing high oxynitride glass

Self-reinforced Si3N4 ceramics containing high oxynitride glass have been fabricated by the control of microstructure evolution and β-SiaN4 grain growth. The effects of the size distribution of the elongated β-Si3N4 grains, and the β-SiaN4 grain growth as well as the oxynitride glass chemical characteristic on the microstructure and mechanical properties were investigated. The experimental results show that the β-Si3N4 grains in high oxynitride glass grow to elongated rod-like crystals and form the stereo-network structure. Under the sintering conditions of 1800℃ and 60 rain, a quite uniform microstructure with an average aspect ratio of 6.5 and an average of 1 I.tm can be obtained. A large amount of oxynitride glass phase with high nitrogen content enhances the elevated temperature fracture toughness because of its high softening temperature and high viscosity. In the present material, the crack deflection and pullout of the elongated rod-like β-SiN4 grains are the primary toughening mechanisms.