Si3N4粉粒度对振荡压力烧结Si3N4陶瓷的影响

为了提高Si₃N₄陶瓷的烧结致密度,采用振荡压力烧结工艺分别在1 745和1 775℃制备了Si₃N₄陶瓷,主要研究了Si₃N₄粉的粒度（平均粒径分别为0.4、2.0、2.3μm）对Si₃N₄陶瓷的显微结构和性能的影响。结果显示：1)在两种温度的振荡压力烧结工艺下,由三种不同粒度的Si₃N₄粉制备的Si₃N₄陶瓷的相对密度都很大,为99.65%～99.86%,彼此相差很小。2)由平均粒径为0.2μm的Si₃N₄粉在1 745℃烧结制备的试样的微观结构最均匀,其β-Si₃N₄晶粒平均长径比、抗弯强度和维氏硬度均最大,分别达到5.0、（1 364±65） MPa和（15.72±0.8） GPa;由平均粒径为2.3μm的Si₃     

不同复合烧结助剂对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

以Y₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃/MgO和Y₂O₃/Al₂O₃/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度（1 750、1 800、1 850℃）对气压烧结Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明：以Y₂O₃/Al₂O₃为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y₂O₃/Al₂O₃复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si₃N₄晶粒的形成。当烧结温度为1 800℃时,以Y₂O₃/Al₂...     

纳米Si3N4/ACM复合材料的力学性能和硫化性能研究

采用大分子表面处理剂LMPB-g-KH570对纳米Si₃N₄表面进行修饰。利用共混技术制备了纳米Si₃N₄/ACM复合材料。利用RPA-8000、SEM、TEM等测试技术,对纳米复合材料的微观结构和性能进行了分析和评价。结果表明,大分子表面改性剂能有效改善复合材料的微观界面结构,促进纳米Si₃N₄在橡胶基体中的有效分散,橡胶硫化性能得到改善,力学性能得到提高。添加2.0份改性纳米Si₃N₄/ACM复合材料,胶料正硫化时间减少38 s,拉伸强度提高24.8%,撕裂强度提高3.39%。     

光固化后用气压烧结Si3N4陶瓷的显微组织和力学性能影响

选用CeO₂和Yb₂O₃两种不同的烧结助剂,用光固化后气压烧结制备了高致密的Si₃N₄陶瓷材料。在相同的烧结温度下,用CeO₂烧结试样中的β-Si₃N₄的晶粒尺寸比用Yb₂O₃为烧结助剂制备的试样的晶粒尺寸要大。其中:在1750℃,10 MPa条件下制备出了致密度到>95.8%Si₃N₄基陶瓷,力学性能分别为:σ_max=715.83±15.26 MPa、HV=14.16±0.43 MPa、K_IC=8.03 MPa·m^1/2。     

用硅灰合成无碳Si3N4/SiC纳米粉末

用机械与同步热激活法首次从废硅灰中合成无碳Si3N4/SiC纳米粉末。通过这种新方法可在1 465℃形成晶粒尺寸小至45nm的Si3N4/SiC纳米粉末。为了合成无碳Si3N4/SiC纳米粉末,研究了两种不同方法移除纳米粉末中游离碳的有效性。这两种方法分别使用氢气和空气。研究发现,虽然使用氢气时Si3N4和SiC是稳定的,但是这种方法不是很有效。相比之下,使用空气移除游离碳是有效的。游离碳除去后立即停止使用空气,Si3N4/SiC纳米粉末也会有少量被氧化。本文提供了明确的途径将硅灰有效合成无碳Si3N4/SiC纳米粉末。     

Sn/Si3N4复合镀层中纳米Si3N4含量测定方法的比较

采用电熔解法溶解Sn/Si3N4复合镀层,以紫外可见分光光度法测定了镀层中纳米Si3N4的含量,并与传统酸溶解及重量法对比。结果表明,电解法在10 min内使镀层完全溶解且在测定波长448 nm处纳米Si3N4溶液的吸光度值与其浓度在10～200 mg/L范围保持良好的线性关系,该方法简单,省时,误差小,回收率98.5%～100%。     

纳米ZnO或纳米Y2O3对熔融石英陶瓷烧结性能的影响

以高纯熔融石英粉为原料,分别加入相对于熔融石英粉质量1%、2%和3%的纳米ZnO或纳米Y2O3,经50 MPa压力成型后,在还原气氛中,于1 300、1 350和1 400℃保温1 h煅烧后,测定试样的显气孔率和常温抗折强度,并采用SEM分析试样的断口形貌。结果表明:引入纳米ZnO或纳米Y2O3可以明显地促进熔融石英陶瓷的烧结,纳米ZnO可大大提高熔融石英陶瓷材料的抗折强度并显著降低其显气孔率,纳米Y2O3作为熔融石英陶瓷助烧结剂的最佳加入量(w)为2%。     

添加AlN-Y2O3-La2O3烧结助剂的c-BN-β-Si3N4复合材料的超高压烧结

以AlN-Y2O3-La2O3为烧结助剂,在5.5 GPa,1 550℃下对c-BN-β-Si3N4复合材料进行了超高压烧结。借助X射线及扫描电镜对烧结样品进行了分析和观察,探讨了保温时间对产物的组成、形貌及力学性能的影响。结果表明:1)超高压条件下c-BN保持了原有的结构及形貌,发育良好的棒状β-Si3N4晶体均匀分布于烧结体中;α-Si3N4完全转变成β-Si3N4的时间随c-BN含量的增加而延长;烧结体相对密度和弯曲强度均随c-BN含量的增加而降低,硬度则随着c-BN含量的增加而增加,而相对密度的降低在一定程度上抵消了c-BN对硬度提高的贡献。2)c-BN质量分数为50%的复合材料同时具备较高的弯曲强度及硬度,其值分别为830 MPa与29.3 GPa。     

以燃烧合成的Si3N4粉体无压烧结氮化硅陶瓷套管

使用燃烧合成的β-Si3N4粉体做原料,以MgO-CeO2体系为添加剂,通过无压烧结工艺制备了氮化硅陶瓷套管。研究了原料起始粒度、升温制度对产物相对密度的影响,并探讨了烧结产物的性能特征和使用状况。研究结果表明,原料起始粒度为1.02μm时烧结产物的相对密度达到最大值。采用多段烧结制度,不但可以提高产物的致密化程度,而且可以提高氮化硅陶瓷的高温机械性能。分段烧结保证了产物中棒状Si3N4颗粒的生长条件,并提高材料的韧性性能。优化配方后烧结的氮化硅陶瓷套管,在多次浸渍高温铝液后不开裂,适用于炼铝用的保护套管。     

氟化钙对常压烧结Si3N4/BN复相陶瓷结构与性能的影响

以微米级Si3N4和h-BN粉末为原料,CaF2–Al2O3–Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备了BN体积含量为25%的Si3N4/BN复相陶瓷。研究了CaF2添加量对Si3N4/BN复相陶瓷材料力学性能的影响,并通过X射线衍射和场发射扫描电镜分析了复相陶瓷的物相组成和显微组织。结果表明：随着CaF2添加量增加,制备的Si3N4/BN复相陶瓷材料气孔率逐渐增大,收缩率变小,相对密度减小。添加量为2%（质量分数）时,Si3N4/BN复相陶瓷的室温抗弯强度达145.5MPa。添加适量的CaF2可在Si3N4/BN复相陶瓷材料常压烧结过程中较大程度地破坏h-BN的卡片房式结构,将微米级的h-BN颗粒变成纳米级颗粒。     

In-Bi-Sn基Si3N4/GNFs混合纳米流体的流变性和润滑性

现有水基、油基及其他无水合成类液压传动介质存在高温稳定性差、温-黏变化大等问题。In-Bi-Sn合金熔点低、流动性好、高温性质稳定,是极端高温液压传动介质的理想基础液。本文采用两步法制备体积分数为0、5%、10%、20%、30%的In-Bi-Sn基Si₃N₄/GNFs混合纳米流体。利用TEM、SEM+EDS、热重分析等手段表征样品形貌、分散性和热稳定性,通过高温旋转流变仪和摩擦磨损试验机研究样品的流变性和润滑性,对比分析样品与现有高温液压介质在热稳定性、流变性、润滑性上的性能差异。结果表明：Si₃N₄嵌于GNFs片层之间,以团聚体形式分散于In-Bi-Sn基质,10%样品中的混合纳米颗粒团聚体尺寸小于20%样品;样品黏度随混合纳米颗粒体积分数增加而增大,液态静置时间和相变次数对<30%样品黏度的影响不明显;受纳米颗粒布朗运动影响,分散相体积分数越高,样品的温-黏变化越显著;因剪切改变了纳米颗粒团聚体的粒度,20%样品显示出明显的剪切致稀特征;添加Si₃N₄     

MgO-SiC复合材料烧结初期动力学研究

研究了MgO -SiC复合材料烧结初期的动力学关系 ,结果表明材料的烧结机理服从体积扩散过程。探讨了SiC的加入对MgO材料烧结的影响 ,求出了复合材料的烧结活化能。     

TiN对热压烧结Si3N4–TiN复相陶瓷显微结构和力学性能的影响

研究了TiN的来源(TiN粉、TiO₂粉和TiO₂溶胶)对热压烧结Si₃N₄–TiN复相陶瓷的相组成、显微结构与力学性能的影响。结果表明,当以TiN粉为第二相添加剂时,试样中仅检测到β-Si₃N₄和TiN相,Si₃N₄晶粒与TiN颗粒较粗大,硬度、强度和断裂韧性分别为(15.6±0.3) GPa、(1 058±78) MPa和(11.2±0.6) MPa·m^1/2;当以TiO₂粉为第二相添加剂时,除了β-Si₃N₄和TiN相,还检测到O′-Sialon相,O′-Sialon相的含量为8.7%(质量分数),Si₃N₄晶粒与TiN颗粒均匀细小,样品硬度提高到(16.7±0.4) GPa,强度和断裂韧性没有显著变化,分别为(986±76) MPa和(11.3±0.4) MPa·m^...     

导电 Si3N4 基复相陶瓷研究进展

Si_3N_4陶瓷具有优异的力学性能和导热性能,然而其固有的高硬度和脆性极大地限制了其加工性能。通过添加导电相改善Si3N4陶瓷的导电性能可实现对Si_3N_4陶瓷的电火花加工。添加的导电相主要包括钛基化合物(TiN、TiC、TiC N、TiB_2)、锆基化合物(Zr B_2、Zr N)和MoSi_2等导电陶瓷以及碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)、石墨烯纳米片(GNP)等导电碳基纳米材料。本论文详细回顾了Si_3N_4基导电陶瓷的研究进展,并对今后Si_3N_4基导电陶瓷的发展趋势进行了展望。     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。     

纳米陶瓷复合材料的制备方法

纳米陶瓷复合材料具有良好的力学性能和优越的高温性能等特性，是当今材料科学研究的重要课题。本文综合国内相关资料对纳米陶瓷昨合材料的制备方法作一简要评述，主要介绍纳米陶瓷复合粉体的制备方法和固体纳米陶瓷复合材料的烧结。     

碳纳米管/聚脲纳米复合材料的制备和性能

提出了一种聚脲/碳纳米管纳米复合材料的分子设计以及制备方法。首先,采用混酸氧化处理得到羟基改性的碳纳米管。随后,利用原位聚合的方法合成了含有碳纳米管的端异氰酸根预聚物,其中碳纳米管通过表面羟基和异氰酸根的反应,以共价键形式连接到预聚物分子链中。最后,使用端氨基聚醚固化端异氰酸根预聚物,得到碳纳米管/聚脲纳米复合材料。结果发现随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/聚脲纳米复合材料的凝胶含量和拉伸强度均有显著提高。     

烧结助剂Al2O3对热压烧结C—B4C—SiC复合材料性能的作用

本文对添加和未添加Ａｌ２Ｏ３粉的热压Ｃ－Ｂ４Ｃ－ＳｉＣ复合材料进行了研究，发现添加Ａｌ２Ｏ３能使复合材料的密度，强度提高，电阻率下降，材料的各项性能优于石墨。     

聚芳醚腈酮/SiC/Si3N4耐高温耐磨纳米复合涂层研究

以新型耐高温聚芳醚腈酮(PPENK)树脂作为涂料成膜物质,纳米SiC和Si3N4共同作为耐磨填料,制备了一系列新型耐高温耐磨PPENK/SiC/Si3N4纳米复合涂料。对复合涂层的摩擦学性能及热性能进行研究,通过扫描电镜(SEM)观察涂层磨损表面形貌,分析涂层磨损机理。结果表明:纳米SiC和Si3N4填料能有效改善纯PPENK树脂涂层的摩擦磨损性能。当PPENK树脂含量为22%,m(SiC)∶m(Si3N4)为3∶2时,涂层摩擦系数最小;当PPENK树脂含量为20%,纳米填料m(SiC)∶m(Si3N4)为1∶1时,涂层磨损质量损失最小。热重分析(TGA)表明无机纳米填料的加入对涂层的热性能有略微增强的作用。PPENK/SiC/Si3N4纳米复合涂层的磨损机理以粘着磨损为主,兼有犁耕磨损。     

高熵硼化物含量对Si3N4陶瓷显微结构与性能的影响

氮化硅（Si₃N₄）陶瓷具有广泛的工业应用潜力,但其硬度和断裂韧性往往难以兼顾,这会限制到 Si₃N₄陶瓷的应用。为了获得兼具高硬度和高韧性的 Si₃N₄陶瓷,以高熵硼化物(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Cr_0.2Ti_0.2)B₂为添加剂,使用放电等离子烧结法在1 600 ℃制备了 Si₃N₄陶瓷材料。研究了(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Cr_0.2Ti_0.2)B₂对 Si₃N₄陶瓷的相组合、致密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明：与未添加(Hf_0.2Zr_0.2...