原位合成复相陶瓷概述

原位合成是制备复相陶瓷的重要途径。概述了原位反应的类型、特点及研究现状。     

反应烧结制备Si3N4/SiC复相陶瓷及其力学性能研究

以两种不同配比Y₂O₃/Al₂O₃ (A, 2:3; B, 3:1, 总量15 wt%)为烧结助剂, 通过添加不同质量分数的SiC粉体,反应烧结制备了高强度的氮化硅/碳化硅复相陶瓷。并对材料的相组成、相对密度、显微结构和力学性能进行了分析。结果表明: 在1700℃保温2 h情况下, 烧结助剂A 与B对应的样品中α-Si₃N₄相全部转化为β-Si₃N₄; 添加5wt% SiC, 烧结助剂A对应样品的相对密度达到最大值94.8%, 且抗弯强度为521.8 MPa, 相对于不添加SiC样品的抗弯强度(338.7 MPa)提高了约54.1%。SiC能有效改善氮化硅基陶瓷力学性能, 且Si₃N₄/SiC复相陶瓷断裂以沿晶断裂方式为主。     

无压烧结SiC—AlN复相陶瓷的显微结构

对于ＳｉＣ与ＡｌＮ在１８００℃以上可以发生反应形成固溶体的研究结果有益于碳化硅陶瓷的烧结。     

无压烧结SiC－AlN复相陶瓷的显微结构

对于ＳｉＣ与ＡｌＮ在１８００℃以上可以发生反应形成固溶体的研究结果有益于碳化硅陶瓷的烧结．在２１００℃Ａｒ气氛的条件下，通过ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＥＭ等分析手段测试样品的颗粒界面、断裂面和组成后发现，烧结过程中ＡｌＮ扩散并均匀地分市在整个坯体之中，ＳｉＣ颗粒在原位长大成无序排列的长５～８μｍ、宽为１μｍ的棒状晶体结构．ＳｉＣ－ＡｌＮ复相材料的断裂面呈现出拨出与撕裂二种效果，其抗弯强度和断裂韧性分别可达到４２０ＭＰａ和４．８３ＭＰａ．ｍ１／２     

无压烧结制备氧氮化硅陶瓷

以β－Si3N4和ＳiO2粉末为原料,以ＭgAl2O4为烧结添加剂,通过无压烧结制备出致密的Ｓi2N2O陶瓷材料,所得材料由柱状Ｓi2N2O颗粒和少量β－Si3N4颗粒复合组成,研究了烧结温度对材料显微结构的影响,发现材料的断裂大部分是穿晶断裂。     

高能球磨结合无压烧结制备TiB2-TiC复相陶瓷

以用高能球磨方法制备的陶瓷粉体为原料,采用无压烧结技术制备了致密的TiB2-TiC复相陶瓷。结果表明,机械合金化过程对于控制TiB2-TiC复相陶瓷的显微结构和相组成有重要的影响,而且能促进TiB2和TiC两相间连续界面的形成;球磨48 h的粉体在1800℃烧结2 h后,可制备出相对密度为98.4%、抗弯强度为487 MPa、硬度值(HRA)为94.7、断裂韧性为5.83 MPa·m1/2的TiB2-TiC复相陶瓷。     

TiB2基复相陶瓷研究进展

与单相TiB_2陶瓷相比,TiB_2基复相陶瓷具有更加优良的物理、化学性能,是一种极具应用前景的高温结构陶瓷,在切削刀具、耐磨部件、高温结构件、核反应堆的保护外壳以及电弧反应的阴极材料等方面都具有重要的应用价值,受到国内外研究人员的普遍关注。介绍了近年来各种TiB_2基复相陶瓷的研究进展,重点介绍了TiB_2与TiC、SiC和B4C等几种材料构成的TiB_2基复相陶瓷的研究情况和水平,并对TiB_2基复相陶瓷的制备工艺进行了评述,指出了无压烧结工艺制备TiB_2基复相陶瓷的优势。最后,提出了TiB_2基复相陶瓷在今后研究中亟待解决的几个问题。相信,随着粉体制备技术、复合工艺水平以及烧结技术的不断进步,未来TiB_2基复相陶瓷的应用会越来越广。     

TiO2—Al—B系反应烧结制备的复相陶瓷和原位Al基复合材料

采用反应烧结方法，利用ＴｉＯ２，Ａｌ和Ｂ粉末间的放热反应的较低的温度下制备Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２复相陶瓷和原位生长Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２弥散粒子增强Ａｌ复合，Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２复相陶瓷是密度ρ－０．８的多孔体，由尺寸小于２μｍ，在基体中呈现均匀分布，没有发现Ａｌ３Ｔｉ生成，这种原位Ａｌ基复合材料具有优于ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料的强度。     

用Y2O3—Al2O3—SiO2—Si3N4钎料连接氮化硅复相陶瓷

研究了用Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－Ｓｉ３Ｎ４,钎料对氮化硅复相陶瓷的连接。对连接界面进行了ＳＥＭ,ＥＰＭＡ和ＸＲＤ分析,接头强度随着保温时间,连接温度的增加而逐渐增加。在达到峰值后,连接强度逐渐降低,在ＹＡＳ钎料中添加氮化硅,可以降低接头界面的热应力,改善接头强度。     

放电等离子快速烧结SiC晶须增强Si3N4BN层状复合材料

采用放电等离子烧结技术(SPS)快速烧结了SiC晶须增强的Si₃N₄/BN层状复合材料.利用SPS技术,在烧结温度为1650℃、保温15min的条件下,材料的密度可达3.18g/cm³,抗弯强度高达600MPa,断裂功达到3500J/m².研究表明:特殊的层状结构、SiC晶须的拔出与折断是材料断裂功提高的主要原因.X射线衍射及扫描电子显微镜研究表明:α-Si₃N₄已经在短短的烧结过程中全部转变成长柱状的β-Si₃N₄,并且长柱状的β-Si₃N₄和SiC晶须具有明显的织构.     

反烧结Si3N4复合陶热力学分析

以TiSi2-SiC—N2体系反应制备Si3N4-TiN—SiC复相陶瓷材料进行理论分析和理论计算,通过对TiSi2-SiC—N2体系的DSC试验和XRD检测来研究TiSi2与N2的反应温度区间。结果表明：TiSi2和N2在2000K以下在热力学上可以发生反应,而TiSi2不分解;DSC结果发现在1105℃以上TiSi2与N2开始反应。     

基于纳米压痕测试的超细晶Si_2N_2O-Si_3N_4陶瓷室温蠕变特性

目的陶瓷材料由于其固有硬脆性,难以利用传统单轴拉伸与压缩实验测试其蠕变性能,而纳米压痕测试技术对试样形状尺寸没有特殊要求,因此利用纳米压痕测试技术研究Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷的室温蠕变性能。方法针对1600,1650,1700℃条件下烧结制备的Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷,采用纳米压痕技术测试材料在最大载荷分别为5000,6000和7000μN条件下的载荷-位移曲线,并通过拟合计算获得了3种材料室温蠕变应力指数。结果 3种材料均呈现明显的加载效应。结论研究表明,在相同载荷下,压入深度和蠕变位移都随着材料烧结温度的升高而增大,且相同材料的蠕变应力指数,随着保压载荷的增大而减小。对比分析发现,在1600℃条件下烧结制备的Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷,晶粒细小均匀,晶界数多,室温下表现出较强的蠕变性能。     

反应烧结氮化硅陶瓷研究现状

Si3N4基陶瓷在各行各业中有着广泛的应用,是重要的无机陶瓷材料。本文简述了Si3N4基陶瓷反应烧结工艺,综述了Si3N4基陶瓷的反应烧结制备工艺的影响因素,评述反应烧结Si3N4基陶瓷存在的问题,并对Si3N4基陶瓷的反应烧结发展方向进行了展望。     

Effect of Y2O3– MgO Addition on Heterogeneous Precipitation-Thermal Reduction Synthesis and Sintering ofFe – Mo/Si3N4Powders

Effect of Y2O3-MgO addition on heterogeneous precipitation-thermal reduction synthesis and the sintering of Fe-Mo/Si3N4 powders has been investigated. It was found that the whiskers-like β-Si3N4, good wettability phases on Si3N4 surface, and high toughness Fe phase appeared in Fe-Mo/Si3N4 cermets with Y2O3-MgO additives. The results show that Y2O3-MgO additives can effectively optimize the microstructures of Fe-Mo/ Si3N4 cermets, and improve the material mechanical properties. Therefore, it indicated that Y2O3-MgO additives can be used for strengthening of eintered cermets, and the dual function of whiskers self-toughening and different metal-composition toughening can be achieved in Fe-Mo/Si3N4 cermets with Y2O3-MgO additives.     

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     

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。     

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.     

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。     

氮化硅-铼嬗变模拟靶材的制造和性能研究

采用无压烧结的方法(在1550℃保温3小时)添加5wt.％MgO,5wt.％Y2Oa和不同含量的Re制造出了Si3N4-Re嬗变模拟靶材.研究了Re含量的不同对嬗变靶材致密度和抗弯强度的影响,并通过物相分析,显微组织和断口形貌观察对相关机理进行了分析.