Si_3N_4陶瓷常压烧结研究进展

论述了Si3 N4陶瓷常压烧结过程中助烧剂的选择 ,烧结机理和高温性能改善方面的研究进展     

立方Si_3N_4

纯Ｓｉ3Ｎ4有α和 β两种晶型。他们的晶型具有六边形结构。德意志联邦共和国达姆施塔特科技大学合成了第三种多形体Ｓｉ3Ｎ4,其具有立方的尖晶石结构。在压力 >1 5ＧＰａ、温度 >2 0 0 0Ｋ的条件下合成了这种新相立方Ｓｉ3Ｎ4。这种相的性能第一原理计算结果表明它的硬度能够与已知最硬的氧化物相媲美 ,并且其硬度明显的高于α Ｓｉ3Ｎ4和 β Ｓｉ3Ｎ4。欲了解详情 ,请通过Ｅ ｍａｉｌ:ｋｒｏｋｅ @ｈｒｓｐｕｂ .ｔｕ ｄａｒｍｓｔａｄｔ.ｄｅ与Ｅ .Ｋｒｏｋｅ联系。立方Si_3N_4@郝旭升…     

高强度Si_3N_4结合SiC陶瓷的开发

1.前言结构陶瓷在工业上普及困难的原因之一是加工成本高。一般来说,陶瓷烧结时收缩偏差大,烧结体的尺寸精度不高。由于这个原因,在制造机械零件等过程中,使用金钢石等工具作最后加工处理是必要的。这样制品成本高,妨碍了陶瓷在机械零件等方面的应用。本研究把烧结时收缩小,可精密烧结的陶瓷开发为目标,用SiC粒子以Si_3N_4(由金属Si生成)结合方式的Si_2N_4反应结合材     

Si_3N_4-TiZrN_2-TiN复合导电陶瓷

以制备可用电火花加工的氮化硅基陶瓷材料为目的,用Zr N-Ti N作为导电相,以Y_2O_3、La_2O_3、Al N作为烧结助剂,在1750℃无压烧结Si_3N_4-Ti Zr N_2-Ti N复合导电陶瓷。测试了试样的烧结特性、机械性能及导电性能,用XRD和SEM分析表征了试样的物相和显微结构。其结果为:相对密度接近98%;试样的机械性能良好,抗弯强度可达到960 MPa,显微硬度为14.7 GPa,断裂韧性为7.6 MPa·m~(1/2);试样的电阻率由单相氮化硅陶瓷的10~(13)?·cm降低到复合导电陶瓷的10~(-2)?·cm数量级,可用电火花进行加工。物相分析表明,试样中生成了Ti Zr N_2新物相,形成了Si_3N_4-Ti Zr N_2-Ti N复合导电陶瓷。显微分析表明,试样中的三种晶粒均在2μm以下,具有相互结合紧密且分布较均匀的显微结构。     

SiC/Si_3N_4陶瓷前驱体的合成

通过在六甲基环三硅氮烷中加入部分甲基氢二氯硅烷的氨解产物 (CH3 HSiNH )x ,经氢化钾催化制备了聚硅氮烷 ;用热重分析法研究了其裂解性能 ,考察了反应原料比例、溶剂对陶瓷产率的影响 ;结果表明 :溶剂和原料比例不仅影响聚硅氮烷的性能 ,且对陶瓷产率有重要影响。以四氢呋喃做溶剂可得到较高的陶瓷产率。     

气压烧结Si_3N_4陶瓷显微结构的区域性差异

研究了二步气压烧结氮化硅材料的显微结构。观察到其存在着区域性差异。试样边部的βＳｉ３Ｎ４晶体粒径大于试样中部。慢速升温使区域性差异更为严重。这种差异可能与Ｓｉ３Ｎ４的“主动”氧化行为有关     

Si_3N_4-SiC材料的生产与应用

本文通过对氨化硅结合碳化硅窑具材料生产的介绍,阐述了生产工艺流程、生产工艺原理,同时综述了氮化硅结合碳化硅窑具材料近几年在国内、欧洲及世界的使用情况。作为现代窑具的替代产品,Ｓｔ３Ｎ４－ＳｉＣ具有较强的生命力。     

烧结Si_3N_4的性质

含 MgO 的 Si_3N_4在恰当的升温制度下随着烧结而致密,因此,是制作致密的(理论致密≈90%)具有混合形式的Si_3N_4的一种有效的技术。由于制作烧结材料的工艺比较简单,所以用烧结材料来代替反应烧结和热压 Si_3N_4正是所希望的。     

Si_3N_4粉连续生产用氮化炉

Ｓｉ３Ｎ４粉连续生产用氮化炉，可在高温下连续生产Ｓｉ３Ｎ４粉，避免了间歇生产中因装料、升温、降温、出料时造成的能源、时间的浪费，提高了生产效率，节约了能源；同时它还适宜采用二次氮化工艺，促进氮化反应。缩短了硅粉氮化生产周期，提高了产品的质量     

自增韧Si_3N_4陶瓷的制备与性能研究

本文对自增韧Si3N4陶瓷材料进行了研究。采用SHS合成的α-Si3N4为原料,添加复合稀土氧化物Y2O3、Al2O3,采用热压烧结制备自增韧氮化硅,热压温度为:1800℃;压力为:30MPa。研究了不同的稀土、添加剂对氮化硅自增韧效果的影响。测试了样品体积密度、抗弯强度和断裂韧性。采用SEM和XRD分析了样品的显微结构和物相组成。实验结果表明,样品的最优配比为:70%α-Si3N4,22%TiC,6%Y2O3,2%Al2O3;样品的相对密度为99.82%,抗弯强度为788.04MPa;断裂韧性为12.45MPa.m1/2。其主晶相为β-Si3N4,有较明显的长柱状晶体。     

高比强多孔Si_3N_4陶瓷透波材料的研究

通过采用Y_2O_3,Al_2O_3作为烧结助剂,气氛压力烧结工艺,成功地制备出了高强度多孔Si_3N_4陶瓷透波材料。通过SEM对材料微观结构进行了研究。实验结果表明:在适当的工艺下可以制得弯曲强度大于160 MPa,气孔率50%的多孔氮化硅陶瓷。并讨论了多孔氮化硅形成的机制和高强度的主要原因。     

Si_3N_4／SiCp复相陶瓷研究现状及进展

详细介绍了Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｐ复相陶瓷的研究现状，着重论述了Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｐ纳米复相陶瓷的制备工艺及发展趋势。     

采用GPS HIP生产工艺制造Si_3N_4基陶瓷刀片

介绍了采用GPS HIP生产工艺制造Si3 N4 基陶瓷刀片所涉及的混料、压制、排胶、气氛烧结 (GPS)、热等静压 (HIP)处理、刀片刃磨等主要生产工序。     

反应烧结制备多孔β-sialon/Si_3N_4陶瓷

以Si粉和Al2O3空心球为原料,采用反应烧结后高温烧结法制备了多孔β-sialon/Si3N4陶瓷。X射线衍射结果表明:在0.25MPa的氮气压力下于1300℃反应烧结2h后在0.25MPa的氮气压力下1700℃及1750℃高温烧结2h,制备的样品的组成为β-sialon(Si6-zAlzOzN8-z,z=3)及β-Si3N4,随着烧结温度由1700℃升高至1750℃,β-sialon的相对质量分数由29.9%增加至56.8%。场发射扫描电镜观察结果表明:1750℃高温烧结样品的显微结构由大孔β-sialon及疏松的β-Si3N4基体组成。1750℃高温烧结后,样品的气孔率为28%,抗弯强度为92.5MPa。     

放电等离子体烧结Si_3N_4-BN复合陶瓷性能研究

以Si3N4和BN粉末为原料,Si3N4-BN复合粉末中BN的体积分数分别选定为10%、20%和30%,采用质量分数为2%的Al2O3和6%的Y2O3作为烧结助剂,分别在1500、1600和1650℃,压力50 MPa,保温5 min的条件下,采用放电等离子体烧结法制备了致密Si3N4-BN复合陶瓷。XRD结果和SEM分析表明:当煅烧温度为1650℃时,复合陶瓷中的α-Si3N4已完全转变为β-Si3N4;BN的加入抑制了复合陶瓷中Si3N4晶粒的生长而使结构细化;复合陶瓷的维氏硬度和断裂韧性随BN含量的增加而逐渐降低。     

不同烧结助剂制备的Si_3N_4陶瓷的氧化行为

以α-Si3N4粉末为原料,分别以Y2O3-La2O3和Y2O3-CeO2为烧结助剂,利用热压烧结法制备了Si3N4陶瓷。研究了Si3N4陶瓷样品在空气中高温下的氧化行为。结果表明:原始的α-Si3N4在烧结过程中完全转化为β-Si3N4。在1000～1350℃氧化100h后,用Y2O3-La2O3烧结助剂制备的样品表现为质量增加趋势,质量变化小于0.389mg/cm2,其氧化过程符合抛物线规律。用Y2O3-CeO2烧结助剂制备的样品,在1000℃氧化后表现为质量减小,为-0.248mg/cm2;在1230℃和1350℃表现为质量增加,分别为0.024mg/cm2和0.219mg/cm2,并且其氧化过程不符合抛物线规律。样品的氧化过程主要受2个扩散过程的控制,即稀土元素的向外扩散与氧的向内扩散。     

Si_3N_4陶瓷粉末特性及其对烧结性能的影响

Si_3N_4陶瓷粉末的化学、物理特性,如纯度、粉末粒子的反应性,粒子的晶型和形貌,强烈影响SI_3N_4陶瓷烧结后的致密化程度和陶瓷的机械性能,本文综合分析了Si_3N_4粉末特性和要求,对现有的四种技术路线制备的Si_3N_4粉末特性指标进行了比较,认为液相法制备超细,高纯Si_3N_4粉末是一条很有发展潜力的技术路线。     

高炉用优质Si_3N_4结合SiC砖的生产

将SiC砂及Si粉合理搭配 ,通入纯度为99 .99%、H2 O含量小于 50× 1 0 - 6的氮气氮化烧成 ,通过一系列成熟而严格的工艺控制 ,其氮化率可达 89% ,产品的体积密度为 2 .69g·cm- 3,耐压强度达到 2 0 4MPa ,高温抗折强度达到 61 .8MPa。     

基于多孔Si_3N_4陶瓷基底BN涂层制备与表征

在多孔氮化硅陶瓷(Si_3N_4)表面制备氮化硼(BN)涂层,可以提高天线罩的多方面性能,其研究具有重要的工程应用价值。以硼酸(H_3BO_3)及碳黑为原料,利用两种方法制备BN涂层,一种方法是在氮化硅基体表面涂覆H_3BO_3与炭黑,然后在氮气气氛下烧结制备BN涂层(简称一步法);另一种方法采用H_3BO_3分解在多孔Si_3N_4基体表面制备B_2O_3涂层,然后利用碳热还原反应将B2O3涂层转变为BN涂层(简称两步法),通过X射线衍射分析(XRD)观察了涂层的物相组成,扫描电镜(SEM)观察涂层的形貌及涂层与基体的结合情况。研究结果表明:两种方法制备的涂层由BN组成,无残余B_2O_3,其中一步法制备的涂层表面粗糙,存在大量裂纹和气孔,涂层厚度较厚,大约17μm;两步法制备的涂层结构致密,表面光滑,涂层厚度约为2μm,且与基体结合良好。     

不同结构的Si_3N_4/BN纤维独石陶瓷的力学性能

通过实验对两种不同结构在不同温度下的Si3N4/BN纤维独石陶瓷力学性能进行了研究。实验结果表明 :单轴排布的纤维独石陶瓷具有明显的各向异性。 0 0 /90 0 /0 0 排布的纤维独石陶瓷宏观上各向异性不明显。单轴排布的纤维独石陶瓷随温度的升高 ,强度下降幅度较小 ,具有优异的高温力学性能。而按 0 0 /90 0 /0 0 排布的纤维独石陶瓷随温度的升高 ,表现为层状结构特征 ,容易开裂。实验通过扫描电镜SEM观察了材料的显微结构以及断口形貌 ,并探索了结构对性能影响的机理。