Si3N4／铁基结合剂氮化金刚石薄膜涂层节块

本介绍Si3N4(代替部分金刚石浓度）配合铁基（以Fe代Co)结合剂氮化金刚石薄膜涂层节块,可大大降低成本,该节块性能良好,有较高使用效果及经济效益。     

高速切削中金刚石涂层Si3N4刀具磨损与切削力分析

利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在Si3N4刀具上涂覆一层金刚石薄膜,用以对灰口铸铁进行加工.切削试验的主要参数:切削速率为500m/min、700m/min和900m/min,刀具进给量0.1mm/r、0.25mm/r和0.4mm/r,切削深度保持恒定为1mm.为了评估切削过程中的刀具性能,着重对刀具切削力进行分析,证实了切削力随着进给量的增加而显著增大.金刚石薄膜的存在使切削过程保持稳定,同时在刀具上观察到来自工件的铁和锰元素的黏附现象.切削试验是在配有三轴测力仪的数控机床上进行的,由国产软件采集并记录测试结果.通过配有X射线能谱仪的扫描电子显微镜分析刀具磨损并利用轮廓仪进行刀具表面分析.     

表面活性剂对Si3N4注射成型的影响

就硬脂酸（SA）及硅烷KH570两种不同的表面活性剂对注射成型各阶段的影响进行了研究。实验证明：硬脂酸在降低原始粉料混合粘度时所起的作用明显；硅烷KH570在降低经过表面氧化处理的Si3N4粉料混合粘度时作用效果明显；不同表面活性剂及不同用量对脱脂效果影响不大；但随着表面活性剂用量增加，烧结体密度逐渐减少，同样硬度也逐渐减少。但当溶剂脱脂应用于脱脂阶段时，烧结体性质在密度、硬度方面都有所提高，表面活性剂的影响不再呈明显的规律性。     

具有金刚石涂层的高速钢刀具预处理工艺研究

利用化学镀方法在高速钢刀具表面镀上Ni-P复合涂层,用不同的检测手段对其表面形貌、成分进行检测分析.同时通过热丝CVD沉积装置在预处理后的刀具表面生长一层金刚石薄膜,并对金刚石薄膜的表面形貌及成分进行了观察和分析.结果表明该预处理方法是可行的.     

Si3N4含量对Y-Si-Al-O-N涂层组织和性能的影响

以Y2O3、SiO2、Al2O和α-Si3N4为原料,采用料浆喷涂工艺在多孔Si3N4基体表面制备出致密的Y-Si-Al-O-N陶瓷涂层。研究了原料中α-Si3N4含量对Y-Si-Al-O-N熔体结构的影响,以及对涂层组织和性能的影响。结果显示:随着α-Si3N4含量的增加,颗粒状的δ-Y2Si2O7晶粒逐渐增多,板条状的Keiviite-Y晶粒逐渐减少。涂层使多孔Si3N4的吸水率降低了94.2%～95.6%,起到了很好的封孔效果。涂层也使多孔Si3N4的硬度提高了239.3%～527.3%。     

纳米Si3N4对ZrO2-Y2O3陶瓷涂层耐磨性及耐腐蚀性能的影响

通过在ZrO2-Y2O3为基的陶瓷粉体中添加不同质量分数的纳米SirN4,采用哑音速氧乙炔火焰喷涂制备陶瓷涂层.探讨纳米Si3N4对涂层耐磨性及耐腐蚀性能的影响.结果表明,纳米Si3N4的加入使涂层的显微组织得到改善,减小涂层中的孔隙率,提高涂层的致密度;随着纳米SiN4加入量的增加,涂层的耐磨性、耐碱腐蚀能力呈先上升后下降的趋势;纳米Si3N4添加量为6%时,涂层中品粒细化效果、耐磨性、耐碱腐蚀性最好.     

β-Si3N4晶种的制备和自增韧Si3N4陶瓷

分别以Yb2O3和MgO为添加剂，通过对原始α-Si3N4粉热处理的方法，分别在1700℃和1650℃的温度下，制备出了具有柱状形貌的β-Si3N4晶体颗粒。并将这2种β-Si3N4晶粒在未经酸或碱处理的情况下，作为晶种添加到原始α-Si3N4粉中，采用热压烧结工艺，以Yb2O3作为烧结添加剂，在1800℃下制备了自增韧Si3N4陶瓷材料。研究结果表明，以Yb2O3和MgO为添加剂都可以在较低的温度下获得适合于作晶种的β-Si3N4晶体颗粒。2种晶种引入到Si3N4陶瓷中都可以有效地改善材料的断裂韧性，但晶种中的残留相对自增韧Si3N4陶瓷的高温强度产生了强烈的影响。XRD和TEM分析结果表明，含Mg相的存在是导致Si3N4陶瓷高温强度的剧烈降低和促进晶间相析晶的主要原因。     

中间层材料对Si3N4陶瓷/Inconel 600高温合金连接性的影响

主要采用不同的中间层材料进行Si3N4陶瓷／Inconel 600连接试验，通过剪切试验测定连接接头的抗剪强度，采用扫描电镜、电子探针等分析手段分析由不同材料组成的复合中间层对Si3N4陶瓷／Inconel 600高温合金连接性的影响。研究表明，当中间层材料在连接温度下与紧邻陶瓷连接面的位置能形成含活性元素的局部液相时，可以实现Si3N4陶瓷／Inconel 600的连接。当中间层含有连接过程不熔化的软金属层时，接头强度明显提高。     

残余氧对TiN+Si3N4纳米复合薄膜硬度的影响

用直流等离子体增强化学气相沉积设备在不锈钢表面沉积纳米晶TiN和纳米非晶Si3N4复相薄膜．主要研究了氧元素对薄膜硬度的影响．结果表明，薄膜中极其微量的氧含量就会使nc—TiN α-SiaN4薄膜的硬度大幅降低．薄膜中氧含量小于0.2％(原子分数)，薄膜硬度可以达到45～55GPa，而氧含量升至1％—1．5％后，薄膜硬度降至30GPa左右．其原因与晶界处形成SiOx相有关。     

TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料钎焊接头界面结构及性能研究

采用AgCuTi钎料实现了TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料的钎焊,确定了钎焊接头的典型界面组织结构为TiAl/AlCuTi/Ag(s,s)/TiN/Si3N4f/Si3N4。钎焊过程中,液相钎料在Si3N4f/Si3N4复合材料表面发生较好润湿,钎料中活性元素Ti与Si3N4基体及纤维发生反应形成连续的TiN化合物层。过高的钎焊温度或过长的保温时间导致钎缝中脆性的AlCuTi化合物增加,且由于接头应力的作用在钎缝中产生微裂纹甚至开裂,严重地降低了钎焊接头性能。当钎焊温度T=850℃,保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大,为9.4MPa,超过Si3N4f/Si3N4母材层间抗剪强度的60%。断口分析表明:压剪过程中,断裂发生在Si3N4f/Si3N4复合材料一侧。     

浇注成型Si_3N_4-SiC制品的研究

以经过颗粒整形的绿碳化硅及硅粉为原料,以阿拉伯树脂、硅酸钠等为添加剂,制做了氮化硅结合碳化硅制品。在对真空氮化烧结温度控制系统和烧成机理进行分析的基础上,开发制定了合理的氮化烧成工艺曲线。烧结出的浇注成型Si3N4-SiC烧嘴套经过多家公司应用验证,性能优良,可替代进口产品。提高了产品的成品率。     

Ni/Si_3N_4包覆粉体的制备与表征

以Si3N4,NiCl2和水合肼(N2H4·H2O)为原料,采用非匀相形核工艺在Si3N4颗粒的表面包覆一层金属Ni,得到了Ni/Si3N4包覆粉体,利用X射线衍射(XRD)确定了样品的相组成,利用透射电子显微镜(TEM)观察了样品的微观形貌,利用振动样品磁强计(VSM)测定了样品的磁性能.研究发现,适宜反应的pH为11,此时在较宽的Ni和Si3N4剂量比下均可获得纯净的Ni/Si3N4包覆粉体,而且粉体的磁学性能随Ni的相对含量变化而相应变化.     

氮化硅陶瓷中的分形生长

利用透射电子显微镜(TEM)在纳米尺度上直接观察由氮化硅分解出的硅蒸气在蒸发-凝聚过程中产生的分形生长这一实验现象,结合相对应的有限扩散凝聚(DLA)模型以及核晶凝聚(NA)模型,对所获得的分形结构进行了描述和讨论,并探讨了分形生长的发生机理.同时,由实验中所拍摄的一组照片计算其分形维数,分别为Dm1≈1.09,Dm2≈1.52,Dm3≈1.78,其中Dm3≈1.78与DLA模型的理论预测值以及数值模拟结果较一致.     

无压烧结Si_3N_4陶瓷在加湿空气中的氧化行为

研究了无压烧结 Si3N4 陶瓷在 1 2 0 0℃、在流动的含水汽 2 0 vol%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 ,第一阶段为直接氧化 ,此时 ,氧化增重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。     

Si3N4-Ni系结合剂聚晶立方氮化硼(PcBN)性能及刀具应用研究

本文研究了Si3N4-Ni系结合剂掺杂合成的PcBN的维氏硬度、抗弯强度、磨耗比、抗冲击韧性、车削性能与结合剂以及各掺杂物相对含量等的关系.采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等仪器设备对PcBN试样进行了微观组织结构和物相分析.分析表明,添加镍粉可有效提高PcBN的硬度和耐磨性,PcBN的烧结情况良好;结合剂对cB...     

LaF3-MgO助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法,制备烧结助剂总量为8%(质量分数),LaF3/MgO配比不同的Si3N4陶瓷,研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现,添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小,烧结温度区间变宽,当LaF3/MgO配比超过4:4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3/MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3/MgO比变化不大,但当比值超过1后,陶瓷中出现异常长大晶粒,抗弯强度下降。控制LaF3/MgO配比为3:5可以获得热导率为80W/m·K,抗弯强度超过1000MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。     

Si_3N_4复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制

使用AEM和HREM研究了添加纳米SiC颗粒和同时添加纳米SiC颗粒及SiC晶须的两种Si3N4 复合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Si3N4 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 ,会发生转弯 ,产生分枝裂纹或微裂纹并在Si3N4 晶内和Si3N4 晶粒的断裂表面引起晶格畸变 ,这降低了裂纹扩展能量 ,从而改善复合陶瓷材料的断裂强度和断裂韧性     

激光熔覆Si3N4陶瓷层的显微组织与性能

用横流式连续CO_2激光器在金属基材上熔覆Si_3N_4陶瓷。用光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪进行显微组织观察与物相分析。结果表明,以50Wt％Si_3N_4和50wt％(WC Co)配比的混合粉末,选用比能P/dv为42.46J/mm~2时,熔覆层由均匀分布的Si_3N_4颗粒及粘结相组成,且与基材有良好的结合,具有较高的硬度(1600～1800HV)和耐磨性.其主要组成相为α-Si_3N_4、β-Si_3N_4、WC和Co。     

Al对ZrO_2增韧Si_3N_4烧结体的相变及性能的影响

在高温 (140 0℃ )、超高压 (4.2GPa)条件下制备了Al ZrO2 (Y2 O3 ) Si3 N4 烧结体。采用XRD分析及力学强度测试等方法 ,研究了Al对ZrO2 相变能力及ZrO2 增韧烧结体作用的影响。结果表明 :在烧结体中加入 2 %Al,利用Al与N反应生成AlN可阻止Zr O N化合物生成 ,避免ZrO2 在Si3 N4 基体中被N稳定生成不可相变t′ ZrO2 ,提高ZrO2 的t→m相变能力 ,使ZrO2 起到增韧氮化硅烧结体的作用 ;当Y2 O3 含量为 2 %～ 2 .5 % (摩尔分数 )时 ,烧结体抗压强度及断裂韧性均较高 ,ZrO2 相变增韧作用最大。     

SiC晶须有序添加角度对Si3N4基体陶瓷的增韧效应

对晶须添加的方向角效应进行了研究,对裂纹尖端后方晶须桥连角度引起的应力重新分布进行了有限元分析,得到晶须添加角度不同时Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料的裂纹尖端和晶须附近区域的应力应变场。分析表明,试件在Ⅰ型加载受力状态下,当添加晶须的轴向垂直于裂纹面时,晶须在裂纹尖端后的桥接所引起的能量耗散作用最大,添加效果最优,使材料达到较好的增韧效果。当添加晶须与裂纹面法向形成角度θ时,随角度θ的增加,裂纹尖端拉应力增加