Si_3N_4陶瓷的烧结及其显微结构

本文主要研究了Si3N4-MgO-CeO2系陶瓷的常压烧结及其显微结构。MgO和CeO2的组合是Si3N4陶瓷的有效烧结助剂。常压烧结Si3N4-MgO-CeO2陶瓷,最佳成分为Si3N4+5%MgO+5%CeO2,在1800℃保温60min烧结后,其最大相对密度为98.5%,抗弯强度为950MPa。利用XRD、TEM和EDAX分析,确定了烧结Si3N4-MgO-CeO2系陶瓷中玻璃相的主要成分为铈硅酸盐,几乎不含MgO。     

碳纤维增强YSZ陶瓷基复合材料制备及力学性能研究

以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为基体,以碳纤维作为增强体进行正交双向铺层,采用浆料-浸渍热压工艺制备了2D-Cf/ZrO2复合材料,研究了不同热压温度下(1450、1500、1550和1600℃)复合材料的相组成,以及热压温度、相转变对复合材料力学性能的影响。结果表明,复合材料基体主要以四方相和立方相存在,随热压温度的升高,立方相含量逐渐增加,复合材料沿平行于热压方向与沿垂直于热压方向的压缩强度、抗弯强度先增加后降低,其中1500℃热压制备的复合材料致密度达94.4%,材料具有最佳综合力学性能,垂直于热压方向与平行于热压方向上的压缩强度分别为69.0MPa和246.0MPa,垂直于热压方向与平行于热压方向上的抗弯强度分别为117.1MPa和76.3MPa。     

金属Mo元素对双金属增韧Si_3N_4陶瓷组织与力学性能影响

在非均相沉淀法制备的Fe-Mo包覆Si_3N_4陶瓷粉末中添加助剂MgO-Y_2O_3进行常压烧结,采用X线衍射仪(XRD)、电镜扫描(SEM)等方法研究了不同温度下Mo元素对该Si_3N_4陶瓷相组成、显微结构和力学性能等方面的影响。结果表明:Mo元素与Fe及Si_3N_4反应生成Fe_3Mo_3N化合物,温度升高其分解为金属Fe相与MoSi_2,同时组织中出现大量液相促使晶型发生转变并实现液相烧结。该材料在1 650℃时维氏硬度(1507)为最高,在1700℃时密度(3.821 3 g/m^3)抗弯强度(908.2 MPa)、断裂韧性(12.08 MPa·m^(1/2))为最高,当烧结温度为1 750℃时,金属Fe相仍得以保留,生成了极大颗粒MoSi_2,材料微观结构恶化,密度、性能迅速下降,所以最佳烧结温度控制在1 700℃左右。     

多节状SiC晶须的特性及其增强Si3N4陶瓷复合材料的性能研究

以稻壳为原料,在非金属催化剂作用下合成了SiC晶须(简称SiCw),运用TEM、XRD研究了晶须的形貌特征及晶体结构,并对其应用于Si3N4陶瓷复合材料的力学性能进行了检测.结果表明SiCw的产率可达30%以上,晶须外观挺直、表面粗糙呈多节状,节间距为0.5μm～1.5μm,直径分布为0.53±0.28μm,长度分布为10.3±6.1μm,长径比分布为23.1±18.3,晶型以β-SiC为主,并有少量的α-SiC变体,两节之间具有孪晶关系;粗糙多节的晶须增加了与基体材料的接触面及摩擦效应,增强了"桥联"强度,其补强、增韧的Si3N4陶瓷复合材料室温强度为856±22 MPa,高温(1 300℃)强度为418.5±14.2 MPa,断裂韧性为11.3±1.0 MPa·m1/2.     

反烧结Si_3N_4复合陶瓷力学性能研究

以TiSi2、SiC和Mo粉为原料,通过反应烧结方法制备Si3N4基陶瓷,并测试其力学性能。结果表明:随着SiC含量的增加,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度先升高然后下降,当SiC含量为40wt%时,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度达到最大值,分别为HRA71和288MPa;随着Mo含量的增加,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的硬度逐渐提高,而室温抗弯强度则是先增加后减小,当Mo含量为10wt%时,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的抗弯强度达到最大值,为321MPa。此外随着热震次数的增加,两种复合陶瓷的弯曲强度均下降,在相同的循环次数下,Si3N4-TiN-SiC-MoSi2陶瓷的热震性能优于Si3N4-TiN-SiC陶瓷。     

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷的制备、性能及微观结构

在微米Si3N4基体中加入纳米Si3N4及TiC颗粒,以Al2O3和Y2O3作为助烧结剂,通过热压烧结制备了Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料.结果表明通过添加分散剂和利用超声分散,调节pH值得到分散良好的混合粉料;加入纳米TiC及Si3N4颗粒可明显细化晶粒,促进基体材料双峰结构的形成,提高复合材料的致密度和力学性能;含10ω/%Si3N4和15ω/%TiC纳米颗粒时复合陶瓷材料具有最佳的抗弯强度和断裂韧性,分别得到峰值1010 MPa和7.5 M Pa·m1/2,硬度HV达到15.65 GPa.采用SEM和TEM等手段分析了材料的微观结构.     

一种SiC陶瓷支架增强铸铁基复合材料的制备(英文)

提出了一种基于一系列材料处理技术的新颖方法来制备SiC陶瓷支架增强铸铁基复合材料。考察了该复合材料的界面行为和磨损性能。结果表明:对具有分级大孔、交联网络结构和高气孔率特征的碳模板进行有效硅化可制备出高质量的SiC陶瓷支架。陶瓷增强体中高含量自由Si和金属基体中SiC的石墨化与活性元素(如Fe和Cr)的存在导致了强烈的界面反应,结果引起SiC陶瓷支架的严重分解。与金属基体材料的耐磨性能相比,由于SiC陶瓷支架的添加,该复合材料的耐磨性能得到明显提高。     

热压Si_3N_4-SiC(w)复合材料的机械性能评定

采用一种新方法制取了氮化硅基陶瓷复合材料,目的在于得到结构应用之性能。制取成分为碳化硅晶须强化的氮化硅基体,其烧结助剂为氮化铝和氧化钇。粉末直接研磨/均匀化。单向热压样品,测定了物理(密度、X-射线衍射和显微结构分析)和机械(微硬度、断裂韧性和抗弯强度)性能。通过SEM观察到得到的高的断裂韧性值与裂纹位移及裂纹桥接增韧机理有关。热压Si_3N_4-SiC(w)复合材料的机械性能评定@佘建芳     

无压烧结Ca_3(PO_4)_2/Si_3N_4复合陶瓷的组织结构与性能

以Ca_3(PO_4)_2和Si_3N_4为原料,采用无压烧结的方法制备Ca_3(PO_4)_2/Si_3N_4系列复合陶瓷.复合材料中Ca_3(PO_4)_2能与Si_3N_4稳定共存,烧结后未发现有新相生成.随着烧结温度的提高,复合材料的致密度和β-Si_3N_4的相对含量也随之升高,柱状β-Si_3N_4晶粒的生长更加充分,晶粒相互搭接、交织.复合陶瓷的力学性能随着烧结温度的提高而升高,1700 ℃无压烧结复合材料的抗弯强度达到547 MPa,断裂韧性达到7.3 MPa·m~(1/2),从断口照片中可以观察到β-Si_3N_4晶粒的拔出和桥联作用.通过加热试样并在水中骤冷后测弯曲强度的方法,表明Ca_3(PO_4)_2/Si_3N_4复合材料具有良好的抗热震性能.     

三维网络SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料的制备

以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体,在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷预制体.利用挤压铸造工艺制备了SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC多孔陶瓷骨架及复合材料的微观形貌和界面结构,通过X射线衍射分析仪(XRD)对多孔陶瓷预制体物相组成进行了分析.利用阿基米德排水法,测试了多孔陶瓷的孔隙率和复合材料的密度.结果表明:添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC多孔陶瓷具有三维连续通孔结构,孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率.通过挤压铸造工艺制备的SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.     

孔隙率对20%BN/Si_3N_4复合多孔陶瓷力学与介电性能的影响

采用气氛烧结工艺,通过在原料中加入不同体积分数的PMMA球造孔剂制备了气孔率在32.5%～45.8%之间的20%BN/Si_3N_4(体积分数,下同)多孔复合陶瓷材料.显微组织结构分析表明由PMMA球分解造成的孔较为均匀地分布在基体中.研究了气孔率对复合陶瓷力学性能与21～33 GHz微波频率范围内介电性能的影响规律.三点弯曲强度随着气孔率的增加从197 MPa降低至141 MPa,介电常数和介质损耗也随着气孔率的增加而减少,介电常数与Maxwell-Garnet关系符合较好.     

EFFECT OF Ti CONTENT ON THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF Si_3n_4/Si_3N_4 JOINT BRAZED USING Cu-Zn-Ti ALLOY

1.IntroductionWiththedevelopmentofaerospace,energyandelectronicindustries,advancedmaterialsarebecomingmoreandmoreimPOrtant.CerdricmaterialshavevariousadVantagessuchashighthermalresistance,corrosionresistanceandwearresistance,whichcansatisfymanyindustryreqUirements.However,becauseOfthehighbrittlenessandPOOrmachiningproperties,cerawhcmaterialsisverydifficulttobeusedasthestructurecomponentswithlargesizeorcomplicatedshapes.Therefore,weldingofceradricmaterialsisoneofthekeytechniqUesfortheirappl…     

YF_3助烧剂氮化硅的烧结及力学性能

以不同含量的YF_3和MgO作为烧结助剂,对Si_3N_4进行热压烧结,研究了烧结助剂含量对氮化硅陶瓷的相对密度、烧结反应、稀土元素分布以及硬度、强度和断裂韧性等力学性能的影响.实验结果表明,仅添加YF_3的样品生成了YSiON四元化合物,而同时添加MgO的样品生成MgYSiO四元化合物;样品的抗弯强度随YF_3和MgO添加量的增加而增加,最高可以达到959 Mpa;而硬度则随着YF3的增加从20 Gpa降低;添加2%YF_3(质量分数)氮化硅陶瓷的断裂韧性在(5.5～5.8)×10~5 Mpa·m~(1/2)之间,随MgO添加量变化不大.     

Si_3N_4/Ni和Si_3N_4/Ni_3Al的界面固相反应

使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射等研究了在N2气氛中1150℃×10 h等温热处理的Si3N4/Ni,Si3N4/Ni3Al平面偶界面固相反应区的形貌、成分分布、显微结构及相组成。结果表明:Si3N4/Ni界面固相反应形成约20μm厚的反应区,反应区主要由Ni3Si构成,其中分布着大量细密的孔洞;而Si3N4/Ni3Al界面固相反应形成约2μm厚的反应区,反应区具有比Ni3Al高得多的Al含量,反应区由NiAl及Ni3Si构成。Si3N4/Ni3Al具有比Si3N4/Ni高得多的界面化学相容性。     

激光熔覆Si3N4陶瓷层的微观结构研究

介绍了用横流式ＣＯ２激光器在Ｘ６０ＣｒＭｎＭｏＶＮｂＮ２１１０钢表面熔覆Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的方法。用透射电镜和光学显微镜熔覆层内相组成及界面结构。结果表明，熔覆层内Ｓｉ３Ｎ４或ＷＣ颗粒与粘结相Ｃｏ形成包裹结构，各相结合致密，且与基材形成了冶金结合。其主要组成相为α－Ｓｉ３Ｎ４，β－Ｓｉ３Ｎ４，ＷＣ和Ｃｏ，Ｓｉ３Ｎ４在α→β相转变时，形成非周期性的反相畴结构。性能测定指出，熔覆层具有较高的硬度（１６００     

Joining of Si_3N_4-Si_3N_4 using CuNiTi alloy brazing filler

ＪｏｉｎｉｎｇｏｆＳｉ_３Ｎ_４－Ｓｉ_３Ｎ_４ｕｓｉｎｇＣｕＮｉＴｉａｌｌｏｙｂｒａｚｉｎｇｆｉｌｌｅｒ￥ＸＩＯＮＧＨｕａｐｉｎｇ；ＷＡＮＣｈｕａｎｇｅｎｇａｎｄＺＨＯＵＺｈｅｎｆｅｎｇ（ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅ...     

Si_3N_4-SiC复相耐磨材料的冲蚀磨损性能

以Si粉和SiC为原料,采用半干法冷等静压成型,通过反应烧结成功制备了Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.并将其和95Al_2O_3耐磨陶瓷在以水和SiC混合颗粒为冲蚀介质实验条件下,进行液固两相流冲蚀磨损对比实验.结果表明:原料中Si粉加入量为40%～80%(质量分数)试样的耐冲蚀磨损性能优于95Al_2O_3耐磨陶瓷.原料中Si粉加入量为70%试样的耐固液两相流冲蚀磨损性能最好,在平均线速度分别为132和67 m/min的实验条件下的冲蚀率分别仅为0.87%和0.30%.此外,通过SEM观察了冲蚀后试样的显微形貌,探讨了其耐液固两相流冲蚀磨损的机理.     

Joining of Si_3N_4-Si_3N_4 using CuNiTi alloy brazing filler

01lltrodnotionOwingtoitssuperiormechanicalproperties,thesiliconnitrideceramicisbecomingoneofthemostpotentialstructurematerialsinengineeringapplications.Insomecases,theSt3N4ceramicusuallyneedstobejoinedwithitselformetals.Recently,theAgCuTibrazingfillerInetalshavebeentvidelyusedl'-,I,buttheycontainratherhighquantityofAgupto57%Whichisanexpensivekindofmetal.Therefore.itisnecessarytodevelopanewkindofbracingfillerInetalsx\'ithsimil:ll'propertiestothatofAgCuTibrazingalloysbutwithoutsilver.Thewe…     

采用SiC/Si_3N_4陶瓷先驱体连接反应烧结SiC

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体聚硅氮烷连接反应烧结碳化硅陶瓷,研究了连接温度、连接压力、浸渍/裂解增强处理对连接强度的影响。结果表明:在1100℃~1400℃温度范围内,连接强度先升高后降低;连接过程中施加适当的轴向压力可提高连接层致密度;浸渍/裂解增强处理可大幅度提高接头强度。当连接温度为1300℃,连接压力为15kPa,经3次增强处理的连接件抗弯强度达最大值169.1MPa。这种连接件的断口表面粘有大量SiC母材。由XRD研究表明,随着温度的逐步升高,聚硅氮烷的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变。微观结构及成分分析显示:连接层为厚度2μm~3μm的SiCN无定形陶瓷,其结构较为均匀致密;连接层与基体间界面接合良好。