离子注入对纳米Si_3N_4结构的影响

通过ＦＴ－ＩＲ、ＸＰＳ和荧光光谱研究了离子注入对纳米Ｓｉ３Ｎ４结构的影响．发现离子注入改变了材料中游离硅（ａ－Ｓｉ）的结构,使其变成了ＳｉＮｎ（ｎ＝１,２）．荧光谱研究表明纳米Ｓｉ３Ｎ４具有明显的量子限制效应,并且荧光峰的位置和强度存在不稳定性．根据实验结果给出了纳米Ｓｉ３Ｎ４的能级结构图.     

低应力Si_3N_4介质膜的制备工艺优化

低应力Si3N4介质膜对于制作微结构传感器是非常重要的。本文通过采用正交试验设计,优化出Si3N4介质膜制备的低应力工艺参数,并给出了Si3N4薄膜应力的测试方法和测试结果。     

Si_3N_4陶瓷高导热性的研究现状及发展趋势

综述了Si3N4陶瓷高热导性的研究现状及发展趋势。通过综合分析指出,晶间相和晶格氧是影响Si3N4陶瓷热导率的主要因素,减少晶间相数量、优化晶间相分布以及减少晶格氧含量均能提高Si3N4陶瓷热导率,今后的研究趋势是选择合适的原料和烧结助剂。     

Si_3N_4颗粒和纳米SiC晶须强韧化MoSi_2基复合材料

用真空热压法制备了Si3N4颗粒和纳米SiC晶须强韧化MoSi2基复合材料。采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜分析了该材料的物相、微观组织结构和断口形貌,测算了其致密度、晶粒尺寸、抗弯强度和断裂韧性。结果表明:复合材料致密性好;添加的Si3N4和SiC与基体有着很好的化学相容性;与纯MoSi2相比,复合材料晶粒明显细化,抗弯强度和断裂韧性明显增加。其中MoSi2+20%Si3N4+10%SiC抗弯强度达400MPa,比纯MoSi2提高了58.7%;断裂韧性达6.1MPa.m1/2,比纯MoSi2提高了108.9%。复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化;韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转和裂纹微桥接。     

SiC晶须与Si_3N_4颗粒强韧MoSi_2复合材料

采用湿法混合和热压工艺制备了不同Si3N4(p)和SiC(w)体积含量的MoSi2基复合材料,研究了复合材料的显微组织,晶粒大小,硬度、断裂韧性和抗弯强度.结果表明,复合材料的晶粒比纯MoSi2明显细化,且随着强化相添加量的增加而减小,抗弯强度和断裂韧性均大幅度提高,其中MoSi2-20%SiC(w)-20%Si3N4(p)复合材料具有较好的综合力学性能,断裂韧性和抗弯强度分别427 Mpa和10.4 Mpa·m1/2.复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化和裂纹偏转与分支韧化.     

TiN/Si_3N_4复相导电陶瓷的制备及其性能

以铁尾矿为主要原料经碳热还原氮化制成的Si3N4粉和高钛渣作为原料,常压烧结制备了TiN/Si3N4复相导电陶瓷。利用XRD对其相组成进行了表征,研究了初始原料中TiO2加入量对材料致密度、力学性能和导电性能的影响。结果表明,烧结产物主要由Si3N4和TiN组成,随初始原料中TiO2加入量的增加,烧结产物中TiN相含量增加;初始原料中TiO2加入量为25%(质量分数)时烧结试样的体积密度为3.32g/cm3,硬度为8.97GPa,抗弯强度为79MPa。最少需加入20%左右的TiO2,材料中的TiN才能形成导电网络,此时材料的电阻率为4.25×10-2Ω.cm。     

Si3N4／SiC纳米复合陶瓷的微观结构

利用ＪＥＭ２０００ＥＸⅡ高分辨电镜和ＨＦ２０００冷场发射枪透射电镜对Ｓｉ３Ｎ４ＳｉＣ纳米笔合陶瓷材料的微观组织，结构和成分进行了研究。结果表明，ＳｉＣ颗粒弥散分布基体相β－Ｓｉ３Ｎ４晶内和晶界，晶内ＳｉＣ颗粒与基体相的界面结构有三种类型；１）直接结合的的界面；２）完全非晶态的界面；３）混合型的界面，晶间ＳｉＣ颗粒与基体相的界面大部分是直接结合的。     

纳米SiC纤维改性短切碳纤维增强Si_3N_4陶瓷介电响应及吸波性能

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究了nano SiC_f-C_(fd)和C_(fd)对Si_3N_4陶瓷在X波段(8.2~12.4GHz)的介电响应和吸波性能的影响。结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料的复介电常数和介电损耗角正切值(tanδ)均随纤维添加量增加而增大;相同纤维含量时,nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料的介电常数实部比C_(fd)/Si_3N_4复合材料有所降低,但损耗角正切升高。反射损耗结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料拥有更优的电磁波吸收效果。nano SiC_f-C_(fd)含量为2wt%、d=2.5mm时,出现最大吸收峰-14.95dB,反射损耗优于-5dB,波段频宽达3.5GHz。nano SiC_f界面改性能有效提高C_(fd)/Si_3N_4复合材料的吸波性能。     

Si_3N_4原位增强Cu基复合材料的制备

采用感应炉熔炼及水雾化工艺制得了Cu-Si合金粉末,经N2、H2混合气体选择氮化和真空放电等离子烧结(SPS)成型,制备得到了Si3N4原位增强Cu基复合材料(Si3N4/Cu),利用萃取法研究了选择性氮化产物及其晶体结构。结果表明:复合粉末中N含量随氮化温度的升高和氮化时间的延长而增大。在1 000℃下氮化,持续时间大于60h时,粉末中的N含量明显提高;Cu的衍射峰出现整体向大角度方向的明显偏移,同时晶格常数变小,表明Si从Cu基体中脱溶,与N反应生成Si3N4;Si3N4/Cu复合材料的增强体以β-Si3N4为主;随着氮化温度的升高和氮化时间的延长,Si3N4/Cu复合材料的电导率和硬度逐步提高。     

基于TiC_(0.5)N_(0.5)/Si_3N_4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能

首先,以15vol%或25vol%的TiC0.5N0.5粉体为导电第二相,利用热压烧结法制备了TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷;然后,分别通过物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)技术在TiC0.5N0.5/Si3N4陶瓷刀具表面沉积了CrAlN和TiN/Al2O3/TiN涂层;最后,通过对TiC0.5N0.5/Si3N4刀具进行连续切削灰铸铁实验,研究了TiC0.5N0.5含量和涂层类型对刀具磨损特征的影响,并探讨了刀具的磨损机制。结果表明:TiC0.5N0.5含量的增加有利于提高TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具基体的硬度和电导率,但对耐磨性和切削寿命的影响较小;采用PVD技术沉积CrAlN涂层时,随着TiC0.5N0.5含量的增加,涂层的厚度、结合强度和硬度都得到提高,涂层刀具的磨损性能显著提高,切削寿命也明显延长;而采用CVD技术沉积TiN/Al2O3/TiN涂层时,TiC0.5N0.5含量的变化对涂层的厚度、结合强度和硬度基本没有影响,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具整体切削性能变化不大。CrAlN涂层和TiN/Al2O3/TiN涂层都可明显改善TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的耐磨性和切削寿命;相对于TiN/Al2O3/TiN涂层,CrAlN涂层具有更高的涂层硬度和粘着强度,但TiN/Al2O3/TiN涂层具有较大的涂层厚度,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具表现出更加优异的耐磨性和切削寿命。TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的磨损机制以机械摩擦导致的磨粒磨损为主,伴随有少量的粘结磨损。     

原位无压烧结制备Si2 N2O-Si3 N4复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3陶瓷粉体作为烧结助剂,原位无压液相烧结制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷,Si2N2O相通过SiO2 Si3N4 2Si2N2O反应生成.生坯采用注凝成型制备,然后在1780℃保温2h烧结,烧结体基本由板条状的Si2N2O及长柱状的β-Si3N4晶粒构成.Si2N2O陶瓷相对于Si3N4陶瓷而言,具有优异的抗氧化性能,低的弹性模量,以及低的热膨胀系数,因此,Si2N2O-Si3N4复相陶瓷结合了两者的优异性能,并大大提高了材料的热冲击性,材料的热冲击温差即使达到1200℃,其残余强度基本上没有变化.     

Si3N4/FePd/Si3N4薄膜的晶体结构和磁性能研究

采用磁控溅射的方法制备了Si₃N₄/FePd/Si₃N₄三层膜, 研究了非磁性材料Si₃N₄作为插入层对磁记录FePd薄膜结构与磁性能的影响。结果表明, 热处理后Si₃N₄分布在FePd纳米颗粒之间, 抑制了FePd晶粒的生长, 与纯FePd薄膜相比, Si₃N₄/FePd/Si₃N₄薄膜的颗粒明显得到细化; 通过添加Si₃N₄层, FePd薄膜的晶体学参数c/a从0.960减小到0.946, 表明Si₃N₄可以有效促进FePd薄膜的有序化进程, 同时提升了矫顽力和剩磁比, 分别提高到249 kA/m、0.86; 随着600℃退火时间的进一步延长, 添加Si₃N₄的薄膜磁性没有迅速下降, 在较宽的热处理时间范围内磁性能保持在比较高的水平, 提高了抗热影响的能力。Si₃N₄作为插入层对FePd薄膜的磁性能具有较大的提升作用, 这对磁记录薄膜的发展具有重要意义。     

Si-C-Nnp/Si3N4复合材料的室温和高温显微结构与力学性能

以 Si- C- N纳米微粉为增强相 ,Si3N4 为基相 ,采用热压的方法制备了 Si Cp/ Si3N4 纳米复相陶瓷。应用扫描电镜 (SEM)、高分辨透射电镜 (HRTEM)对其结构进行了观察 ,并讨论了结构与性能之间的关系。结果表明 ,所得的 Si Cp/ Si3N4 复相陶瓷的室温力学性能比氮化硅单相陶瓷有较大的提高 ,而 135 0℃断裂韧性达 14 .6 6 MPa· m1 / 2 。Si C微晶在晶粒内和在晶界玻璃相内的钉扎作用是材料高温性能提高的主要因素。     

Si3N4薄膜的成分与结构研究

通过PECVD方法,在Si基体表面制备了Si3N4薄膜,给出了XRD、TEM、AES、DPS的分析结果,表明Si3N4是非晶态结构,薄膜的主要成分是Si3N4,SEM分析结果显示Si3N4薄膜与基体材料的结合强度高,薄膜致密性好.     

Wear and Creep Characteristics of a Carbon‐Derived Si3N4/SiC Micro/Nanocomposite

In the presented work some properties of a recently developed Si₃N₄/SiC micro/nanocomposite have been investigated. The material was tested using a pin on disc configuration. Under unlubricated sliding conditions using Si₃N₄ pin at 50 % humidity, the friction coefficient was in the range of 0,6 ‐ 0,7. The reduction of humidity resulted in a lower coefficient of friction, in vacuum the coefficient of friction had a value of about 0,6. The wear resistance in vacuum was significantly lower then that in air. The wear patterns on the Si₃N₄+SiC disc revealed that mechanical fracture was the wear controlling mechanism. Creep tests were realized in four point bending configuration in the temperature interval 1200‐1400 °C at stresses 50,100 and 150 MPa and the minimal creep deformation rate was established for each stress level. The activation energy, established from the minimal creep deformation had a value of about 360 kJ/mol and the stress exponent values were in the range of 0.8‐1.28. From the achieved stress exponents it can be assumed that under the studied load/temperature conditions the diffusion creep was the most probable creep controlling mechanism.     

Evaluation of the Properties of Si3N4/Si3N4 Joint Brazed Using a Filler Alloy Containing Pd

Si3N4 ceramic was jointed to itself using a filler alloy of Cu76.5Pd8.5Ti15, and the mechanical properties of the jointwere measured and analyzed. By using a filler alloy of Cu76.5Pd8.5Ti15, the SisN4/SisN4 joints were obtained bybrazing at 1373～1473 K f     

TiN/Si3N4纳米多层膜的生长结构与超硬效应

采用磁控溅射方法制备了一系列不同Si3N4和TiN层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,采用X射线衍射、高分辨电子显微分析和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能,研究了Si3N4和TiN层厚对多层膜生长结构和力学性能的影响.结果表明:当Si3N4层厚小于0.7 nm时,原为非晶的Si3N4在TiN的模板作用下晶化并与之形成共格外延生长的柱状晶,使TiN/Si3N4多层膜产生硬度和弹性模量异常升高的超硬效应.最高硬度和弹性模量分别为34.0 GPa和353.5 GPa.当其厚度大于1.3 nm时,Si3N4呈现非晶态,阻断了TiN的外延生长,多层膜的力学性能明显降低.此外,TiN层厚的增加也会对TiN/Si3N4多层膜的生长结构和力学性能造成影响,随着TiN层厚的增加,多层膜的硬度和弹性模量缓慢下降.     

凝胶注模Si3N4陶瓷的力学性能与显微结构

凝胶注模成型工艺是一种重要的原位凝固成型技术,它能有效地提高材料的可靠性以及降低复杂形状陶瓷部件的制造成本。本工作在Si     

ZrO2-Si3N4陶瓷复合材料中的化学不相容性

ＺｒＯ_２与Ｓｉ_３Ｎ_４之间存在化学反应生成ＺｒＮ或氧氮化锆,ＺｒＯ_２也可能被氮稳定形成氨稳定的ＺｒＯ_２本文对ＺｒＯ_２－Ｓｉ_３Ｎ_４陶瓷复合材料中的化学不相容性及抑制措施进行了综述．