Si3N4陶瓷材料的氧化行为及其抗氧化研究

研究了Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料的氧化行为,同时探讨了通过表面处理使Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料表面形成一层Ｓｉ２Ｎ２Ｏ对其抗氧化性能的影响。实验结果表明,Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料在空气中的氧化行为服从抛物线规律。另外,用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）和Ｘ光电子能谱（ＸＰＳ）分析验证了Ｓｉ２Ｎ２Ｏ层的存在。由于形成了Ｓｉ２Ｎ２Ｏ层,Ｓi３Ｎ４陶瓷材 在１３００℃下氧化１００h后,氧化增重从原来的０．４２ｍｇ／ｃｍ＾２降低到０．２     

Si_3N_4-Al_2O_3-ZrO_2系陶瓷表面氧化层组成的EPMA分析

利用ＥＰＭＡ和ＸＲＤ的分析方法，研究了Ｓｉ＿３Ｎ＿４－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＺｒＯ＿２系陶瓷材料表面氧化层组成。结果表明，Ｓｉ＿３Ｎ＿４－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＺｒＯ＿２系陶瓷材料表面氧化层是由方石英相、ＺｒＳｉＯ＿４相和含有Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ等的ＳｉＯ＿２玻璃相所组成，其中ＳｉＯ＿２玻璃相中Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ等的含量，随着氧化时间的增加而逐渐增加。     

Si_3N_4陶瓷材料的氧化行为及其氧化机理

采用氧化后再氧化的实验方法,通过对 Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料氧化行为的研究和氧化动力学的分析,讨论了 Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料的氧化机理。结果表明, Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料的氧化行为表现为氧化增量随时间的变化服从抛物线规律：（Δ Ｗ ）２ ＝ Ｋｐ ｔ 。提出了氧在氧化层中的向内扩散是 Ｓｉ３ Ｎ４ 氧化过程中的控制步骤;并认为烧结添加剂或杂质等对 Ｓｉ３ Ｎ４ 陶瓷材料氧化速度的影响,是通过改变氧化层的组成、结构,使氧在氧化层中的扩散速度发生变化而产生的。     

Si_3N_4材料的钝化氧化和活化氧化

以Ｓｉ３Ｎ４粉末和添加了Ａｌ２Ｏ３的热压Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料作为研究对象，分别研究了Ｓｉ３Ｎ４材料在空气气氛中和在Ｎ２气气氛中（其中氧分压Ｐｏ２＝１～１０Ｐａ）的氧化反应方式。利用化学分析、ｘ射线衍射分析和ｘ光电子能谱分析，对Ｓｉ３Ｎ４材料的氧化产物进行了测定，同时对Ｓｉ３Ｎ４材料的氧化反应方式进行了热力学分析。结果表明，在高温下的空气中氧化时，氧化反应方式为钝化氧化，而在高温下的Ｎ２气气氛中氧化时，虽然有少部分的钝化氧化存在，但氧化反应方式主要是活化氧化。     

无压烧结合成O＇－Sialon

探讨了Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ的合成工艺及配方选择；研究了Ａｌ２Ｏ３在Ｓｉ２Ｎ２Ｏ中的固溶状况及添加剂Ｙ２Ｏ３和烧结液相的特点对Ｏ＇－Ｓｔａｌｏｎ中Ａｌ２Ｏ３固溶度的影响．结果表明；无压烧结合成Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ的工艺应选用ＳｉＣ粉料作为埋粉，通Ｎ２保护；Ｘ＝０．３为Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ固溶极限的配方；Ｙ２Ｏ３的加入量增多有利于Ｋ１ｃ值的提高；Ｋ１ｃ在Ｘ＝０．３～０．４时达到最大值；配料时应避开靠近低共熔点处（Ｘ＝０．２）的配方，因其试样力学性能较差．     

Si3N4粉末在空气中的氧化反应方式

本文以ＳｉＮ４粉末作为研究对象，首次采用化学分析的方法发现在Ｓｉ３Ｎ４的氧化过程中有ＮＯ气体生成，打破了传统的Ｓｉ３Ｎ４氧化生成的气态产物只有Ｎ２的看法。采用Ｈ２ＳＯ４＋ＨＮＯ３的混合液作为ＮＯ的吸收液，以ＫＭｎＯ４作为氧化剂，用氧化－－还原滴定法对ＮＯ进行检测。并利用ＸＲＤ和ＸＰＳ分析了Ｓｉ３Ｎ４粉末表面氧化层的组成。根据实验结果和热力学分析，探讨了Ｓｉ３Ｎ４粉末在空气中的氧化反应方式。     

Si_3N_4－ZrO_2陶瓷中ZrN的生成及其对性能的影响

研究了ＺｒＮ在Ｓｉ＿３Ｎ＿４－ＺｒＯ＿２复相陶瓷中的形成及其对材料性能的影响，结果表明：在１．５ＭＰａＮ２气压烧结条件下，ＺｒＮ的形成温度约为１６００℃，提高Ｎ＿２的压力有利于抑制ＺｒＮ的生成，以稳定的ｔ－ＺｒＯ＿２加Ｓｉ＿３Ｎ＿４基体中，对抑制ＺｒＮ的生成有明显作用。当复相陶瓷中生成一定量的ＺｒＮ时，力学性能明显下降，而ＺｒＯ＿２分布均匀且以ｔ－ＺｒＯ＿２，ｃ－ＺｒＯ＿２形式存在时，复相陶瓷具有较高的强度（７４０ＭＰａ）和断裂韧性（８．８ＭＰａ·ｍ￣（１／２））。     

反应结合O'Sialon和O'Sialon-SiC复合材料

在通氮气条件下,烧结硅粉制取氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）的工艺已沿用多年,它是生产氮化硅结合碳化硅复合陶瓷材料的基础。现在,开发出一种制取Ｏ’Ｓｉａｌｏｎ的新工艺,可以反应结合碳化硅制取Ｏ’ＳｉａｌｏｎＳｉＣ复合陶瓷材料。Ｏ’Ｓｉａｌｏｎ（Ｓｉ２－ｘＡｌｘＯ１＋ｘＮ２－ｘ,ｘ＝０～０．４）与氧氮化硅（Ｓｉ２ＯＮ２）结构相同,是由Ａｌ和Ｏ取代其中的Ｓｉ和Ｎ而形成的固溶体。其中Ａｌ、Ｏ的量随温度升高而增多,１６００℃时,ｘ取０～０．２;１９００℃时,ｘ为０．４。新工艺是在通Ｎ２条件下,烧结硅、二氧化…     

O＇－Sialon－ZrO_2复合材料在1250～1350℃的氧化过程

采用热重分析方法，研究不同ＺｒＯ２含量（１０％～４０％）的无压烧结Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２材料在１２５０～１３５０℃的氧化过程。结果表明．在１２５０℃的氧化过程缓慢，只有很少的重量变化，但在１３５０℃时，氧化速度增加。氧化增重随时问的变化遵循抛物线方程（△Ｗ／Ａ０）２＝Ｋｐ０·ｔ＋Ｂ０。１３５０℃氧化后的表面氧化层主要由α－方石英、ＺｒＯ２（ｍ·ｔ）、ＺｒＳｉＯ４及非品质相组成。     

用Ti/Ni/Ti多层中间层进行Si_3N_4陶瓷的部分瞬间液相连接

在１３２３Ｋ和０．１ＭＰａ压应力下用Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ多层中间层进行Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的部分瞬间液相连接．测定了不同连接时间的接头四点弯曲强度,对连接界面进行了ＳＥＭ,ＥＤＸ和ＸＲＤ分析．结果表明：Ｔｉ和Ｎｉ相互扩散形成的液态合金与Ｓｉ３Ｎ４反应并浸润;液相区等温凝固后,形成Ｓｉ３Ｎ４／反应层／ＮｉＴｉ／Ｎｉ３Ｔｉ／Ｎｉ的过渡层连接;连接时间为７．２ｋｓ时,ＮｉＴｉ层已基本消失．分析了陶瓷部分瞬间液相（ＰＴＬＰ）连接的特征,提出了陶瓷ＰＴＬＰ连接参数优化的模型．     

热处理对热压Si_3N_4-ZrO_2力学性能的影响

研究了热处理对热压 Si_3N_1-ZrO_2陶瓷力学性能的影响。结果表明:以 Al_2O_2为烧结助剂的热压 Si_3N_4-ZrO_2在1000～1200℃的中温下热处理1h 后,抗弯强度明显提高,而以 Al_2O_2-LA_2O_2为烧结助剂时热处理后抗弯强度反而降低。探讨了热处理的增强机理,认为(Y,N)稳定的立方 ZrO_2在热处理中氯化生成单斜相并伴随有体积变化,导致的表面压应力是改善强度的主要原因,强度的增长与存在的(Y,N)稳定的立方相量成正比。     

Si3N4结合SiC窑具的研制及应用

本文根据试验确定了工艺路线,介绍了氯化烧成机理、原材料的选择及生产工艺对制品的影响,生产出的制品技术指标先进,性能优良。作为更新换代的新型窑具材料具有显著的经济效益和社会效益,有着广泛的使用价值。     

激光诱导化学气相沉积制备SiC Si3n4超细粉末

利用CWCO_2激光来加热SiH_4和C_2H_4、SiH_4和NH_3的混和气体,使SiH_4和C_2H_4、SiH_4和NH_3发生化学反应,从而得到SiC、Si_3N_4超细粉末.本文所制备的SiC、Si_3N_4超细粉末平均粒径分别为15nm、17nm,并具有颗粒大小均匀、呈球状、分散性较好、纯度高等优点.X射线衍射分析表明SiC、Si_3N_4超细粉末呈非晶态结构.     

提高Si_3N_4结合SiC制品抗热震性的研究

分析了影响Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ制品抗热震性的因素。研究结果表明，选择颗粒形状较好的原料、合理的颗粒级配及工艺配方是改善Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ制品抗热震性能的根本途径，同时辅以预制裂纹，可有效地提高制品的抗热震性能。     

Si3N4陶瓷气氛压力烧结（GPS）技术

本文论述了气氛压力烧结技术产生的技术前景，ＧＰＳ烧结的原理和优越性，介绍了ＧＰＳ烧结工艺的技术关键以及在材料制备中的实际应用。     

碳热还原法合成Si3N4的研究

研究了碳热还原法合成Ｓ３Ｎ４粉末中原料配比、Ｎ２流量，反应压力、反应莳晶种等因素对氮化的影响，获得了较佳的工艺参数，研制出氮含量大于３７％，平均粒径小于１．５μｍ的α－Ｓｉ３Ｎ４粉末。     

X射线衍射研究球磨Si3N4粉末的特征

Ｓｉ３Ｎ４粉末在行星球磨机中以酒精为研磨液进行湿磨，直至１９５小时。采用Ｘ射线粉末衍射研究了Ｓｉ３Ｎ４粉末晶块尺寸值和晶烃量与研磨时间的关系，晶块尺寸值与晶格畸变量的分离基于两项宽化效应对布拉格角的依赖不同。结果表明：在最初５０小时的左磨中，晶块细化很快，超过１７０小时后，晶块不再减小；经１９５小时球磨，粉末晶块尺寸值从未磨样的０．２３μｍ减少到０．０７４μｍ；经计算得未磨样最小位错密度为ρＤ＝５     

二次氮化连续生产Si_3N_4粉工艺因素研究

对二次氮化连续生产Ｓｉ_３Ｎ_４粉新工艺的主要工艺因素进行了研究，优选出一套最佳的工艺参数，并生产出了优质Ｓｉ３Ｎ４粉。     

高炉用Si3N4结合的SiC质耐火材料的氧化

通过称重方法和表面显微结构的观察,较系统地研究了高炉用Si_3N_4结合的SiC质耐火材料在空气、水蒸汽和不同CO/CO_2比的混合气相中的氧化过程,探讨了该材料的氧化动力学。本文针对高炉冷却设备漏水情况而设计的水蒸汽氧化及其模拟高炉冶炼环境而设计的不同CO/CO_2比混合气相中的氧化实验结果,为研究高炉用Si_3N_4结合的SiC质耐火材料的蚀损过程提供了一定的理论依据。