自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征

运用主成分分析法对自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征进行了研究．确定了该材料的显微结构可以用其表征变量的第一主成分一综合结构指标代表．为了获得结构优良的自增韧Ｓｉ３Ｎ４陶瓷，需要保证致密（基体晶粒直径ｄ１小、材料相对密度ρ高）的基体、长径比 ＡＲ２大、直径均匀（Ｙ２ × １００小）的增韧相·通过综合结构指标的计算证实了综合结构指标相近的材料具有相近的力学性能二材料的力学性能可以用表征变量的第一、二主成分代表，分别称它们为性能稳定性指标和平均性能指标．前者代表材料受显微结构彼动影响的力学性能－断裂韧性ＫＩＣ和Ｗｅｉｂｕｌｌ模量ｍ，后者代表材料的平均力学性能一抗弯强度σｆ．     

自韧氮化硅陶瓷的研究进展

评述了自韧氮化硅的发展概况及研究现状，讨论了显微结构及力学性能的相互关系及其研究进展，指出了存在的问题及发展趋势。     

氮化硅陶瓷自增韧技术进展

较详细地评述了自韧Si₃N₄研究的发展过程及国内外研究现状,讨论了自韧Si₃N₄研究的主要内容,指出了存在的问题及发展趋势.      

自韧氮化硅陶瓷技术

概述了自韧氮化硅陶瓷技术的最新进展，并对影响柱状氮化硅陶瓷原位形成的因素，以及影响自韧氮化硅陶瓷裂韧性的因素进行了分析。     

热压氮化硅中晶粒的择优取向

本文以 X-衍射分析为主要手段,研究了热压氮化硅的晶粒择优取向生长。发现 β-Si_3N_4的两个主要衍射晶面(210)和(101)的生长与热压方向有关。(210)晶面在垂直于热压方向上具有最大取向度,而(101)晶面则在沿着热压方向的择优取向度最大。二种晶面的衍射强度,从垂直于热压方向到平行热压方向,呈单调变化。X光分析还表明这种取向生长是在相变过程中发生的。     

自蔓延高温合成氮化硅多孔陶瓷的研究进展

多孔氮化硅陶瓷兼具有高气孔率和陶瓷的优异性能, 在吸声减震、过滤等领域具有非常广泛的应用。然而, 目前常规的制备方法如气压/常压烧结、反应烧结-重烧结以及碳热还原烧结存在烧结时间长、能耗高、设备要求高等不足, 导致多孔Si₃N₄陶瓷的制备成本居高不下。因此, 探索新的快速、低成本的制备方法具有重要意义。近年来, 采用自蔓延高温合成法直接制备多孔氮化硅陶瓷展现出巨大潜力, 其可以利用Si粉氮化的剧烈放热同时完成多孔氮化硅陶瓷的烧结。本文综述了自蔓延反应的引发以及所制备多孔氮化硅陶瓷的微观形貌、力学性能和可靠性。通过组分设计和工艺优化, 可以制备得到氮化完全、晶粒发育良好、力学性能与可靠性优异的多孔氮化硅陶瓷。此外还综述了自蔓延合成多孔Si₃N₄陶瓷晶界相性质与高温力学性能之间的关系, 最后展望了自蔓延高温合成多孔Si₃N₄陶瓷的发展方向。     

自韧氮化硅陶瓷技术EI

概述了自韧氮化硅陶瓷技术的最新进展，并对影响柱状氮化硅陶瓷原位形成的因素及影响自韧氮化硅陶瓷断裂韧性的因素进行了分析。     

晶须增强氮化硅陶瓷自生复合材料

本文提出了两种制备氮化硅陶瓷自生复合材料的方法:以氟化钙为添加剂,对硅坯体直接进行氮化;经预氮化后的反应烧结氮化硅多孔体,在含酚醛树脂和硅酸乙酯的无水乙醇溶液中浸渍处理后,再经过高温热处理,分别可得到以β-Si₃N₄和β-SiC晶须增强的氮化硅陶瓷复合材料。同时,还对生长条件对晶须的形态,以及自生晶须对氮化硅陶瓷力学性能的影响进行了探讨。     

氮化硅及其复合材料的蠕变

本文评述了氮化硅及其复合材料的蠕变行为；讨论了材料加工工艺，添加剂和增强组元对蠕变速率的影响，以及蠕变机理和蠕变寿命预测方法。     

STATIC AND CYCLIC FRETTING FATIGUE BEHAVIOUR OF SILICON NITRIDE

A cyclic fretting fatigue test machine was constructed. The piezoelectric bimorphs were used as actuators for cyclic loading and fretting motion at the resonance frequency of the system. Fretting fatigue tests under static and cyclic loading conditions were carried out using HIP-sintered silicon nitride. From the experimental results, it was found that fretting fatigue strengths under the two test conditions were identical and hence the effect of cyclic loading on fretting fatigue strength of silicon nitride was almost negligible. A fretting crack initiated in a very early stage of the fatigue life at the position of the maximum frictional stress in the contact area. Fretting fatigue life prediction based on fracture mechanics was also carried out. The predicted lives were in good agreement with the experimental results.     

直接凝固注模成型氮化硅陶瓷

直接凝固注模成型是一种新颖的原位凝固成型工艺,特别适合于复杂形状陶瓷部件的成型．通过粉体的表面改性、浆料ｐＨ值的调节以及引入高效分散剂等途径制备出了低粘度高固含量的氮化硅浆料,通过直接凝固注模成型可以获得适当的素坯密度和强度．坯体气孔分布均匀,为较窄的单峰分布,断口光滑平整,坯体各部位密度具有很好的均匀性．在相对较低的烧结温度下（１７５０℃）,成型坯体经过无压烧结可达到理论密度的９８％,基本实现致密化．烧结体结构均匀,晶粒均匀生长,发育良好．经１８００℃烧结２ｈ后,抗折强度达７５８．４ ＭＰａ,断裂韧性为６．３ＭＰａ·ｍ^１／２．     

无压烧结氮化硅陶瓷的力学性能和显微结构

以MgO-Al₂O₃-SiO₂为烧结助剂,借助XRD、SEM、TEM、EDS、HRTEM等手段,研究了无压烧结氮化硅陶瓷材料的力学性能和显微结构,着重探讨了材料制备工艺、力学性能和显微结构之间的关系,通过调整制备工艺改善材料微观结构以提高材料的力学性能.强化球磨混合的试样经1780℃无压烧结3h后,抗折强度高达1.06GPa,洛氏硬度92,显微硬度14.2GPa,断裂韧性6.6MPa·m^0.5.材料由长柱状β-Si₃N₄晶粒组成,晶粒具有较大的长径比,长柱晶的近圆晶粒尺寸0.3-0.8μm,长度3-6μm,长径比约7-10,显微结构均匀.     

氮化硅薄膜材料的表面结构和热稳定性研究

研究了三种方法制备的氮化硅薄膜的组成、表面结构、热氧化稳定性以及抗离子束损伤等性能。研究发现APCVD法制备氮化硅薄膜的Si3N4含量最高，PRSD法制备的薄膜次之，而PECVD法制备的薄膜Si3N4含量最低。在PRSD薄膜中没有N－H键存在，仅有少量的Si－H键存在，薄膜的热氧化稳定性和抗离子束损伤性能最好。APCVD薄膜中含有少量的N－H和Si－H键，虽然膜层的热稳定性很好，但由于膜层具有较多的缺陷，因此其抗氧化性较差，抗离子束损伤性能也不好。对于PECVD薄膜，由于其形成温度较低，膜层中含有大量的N－H和Si－H键，因此膜层的热稳定性和抗离子束损伤性能最差。此外，还发现XPS获得的N／Si原子比和膜层的真实成分校一致，而RBS和AES由于离子束损伤效应，其结果偏低。氮化硅薄膜热稳定性差和离子束损伤的本质均因氯化硅的脱氮分解。热氧化的本质是膜层中自由硅和气氛中残余氧的氧化反应。     

用碳热还原法制备多孔氮化硅陶瓷

以廉价的二氧化硅和活性碳为起始粉料, 用碳热还原法制备了高气孔率, 孔结构均匀的多孔氮化硅陶瓷.考察了二氧化硅粉末粒径对多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响. 借助X射线衍射(XRD), 扫描电子显微(SEM)和三点弯曲法对多孔氮化硅陶瓷的微观组织和力学性能进行了研究. XRD分析表明在烧结后的试样中, 除了微量的α-Si₃N₄相和晶界结晶相Y₈Si₄N₄O₁₄外, 其余的都是β-Si₃N₄相; SEM分析显示多孔氮化硅陶瓷是由柱状β-Si₃N₄晶粒和均匀的孔组成, 通过改变二氧化硅的粒径, 制备了不同孔隙率, 力学性能优异的多孔氮化硅陶瓷.     

离子束表面改性氮化硅与钢的焊接研究

氮化硅表面用Ti，Cu，Mo等金属离子处理后，与45号钢在真空中进行焊接。样品分析结果表明，接缝强度与表面处理条件、焊接温度及真空度密切相关。在控制条件下，其剪切强度达220MPa。     

液晶聚酯与氮化铝复合基板材料的研究

利用模压成型方法制备了氮化铝（ＡＩＮ）和液晶聚酯（ＬＣＰＥ,ＰＥＴ／６０ＰＨＢ）的复合基板材料,研究了影响基板材料导热系数,线膨胀系数,介电性能和力学性能的因素,实验结果表明,在复合材料中ＡＩＮ的用量是影响复合材料上述各种物理性能的关键;对氮化铝粉的处理和改善ＡＩＮ与聚合物之间的两相界面,则是进一步提高复合材料热物理性能和力学性能的重要环节。填加８５％（质量）的ＡＩＮ的液晶聚酯复合基板材料其导热系