光伏废料制备Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性

将光伏废料经酸洗除杂后,与硅粉按85∶15的质量比配料,以聚乙二醇做结合剂,成型为10 mm×10 mm×20 mm的生坯后,在1380℃保温2 h氮化制成Si3N4-SiC材料,然后研究了该Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性。结果表明:1)制备的Si3N4-SiC材料在空气气氛中抗氧化性较好,主要是由于其氧化产物Si2N2O和SiO2填充气孔,促进烧结,提高了试样的致密度。2)在静态熔盐(Na3AlF6)中的抗侵蚀性能较好,主要是由于Na3AlF6渗入气孔中,使其显气孔率降低。3)在动态熔盐中的抗侵蚀性相对变差,主要是由于CO2气体的搅拌和对Si3N4、SiC的氧化二者共同作用的结果。     

B_4C加入量对Si_3N_4结合SiC材料抗氧化性的影响

为提高Si_3N_4结合SiC材料的高温抗氧化性,在黑碳化硅(粒度1.43~0.5和≤0.5 mm的颗粒料及粒度≤0.064 mm细粉)、硅粉(粒度≤0.043 mm)的基础配料中引入不同含量的B4C,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、烘干后,在N2气氛下1 450℃保温10 h热处理,制备了Si_3N_4结合SiC材料。研究了900℃水蒸气气氛下,B_4C加入量(质量分数分别为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)对Si_3N_4结合Si C材料抗氧化性的影响。结果表明:Si_3N_4结合SiC材料中加入B_4C后,材料的体积密度增大,显气孔率减小,质量变化率改变,体积变化率减小,材料的抗氧化性得到显著提高,最合适的B_4C加入量(w)为0.4%。     

不同结合方式碳化硅质窑具材料的抗热震性研究

概述了不同结合方式的碳化硅（SiC）质窑具材料的抗热震性能．表明Si2N2O结合SiC窑具材料的抗热震性优于其它结合方式的SiC窑具材料。并对Si2N2O结合SiC窑具材料抗热震性的影响因素进行了较系统的研究。结果表明：当Si2N2O含量≤20％时，增加Si2N2O含量．可提高Si2N2o结合SiC试样的抗热震性；当Si2N2O含量超过20％时，试样的抗热震性能反而变差，Si2N2O结合SiC试样的抗热震性优于Si3N4结合SiC试样。固定试样中Si2N2O的含量为25％，当Si／SiO2（摩尔分数）在2．7％～3．3％范围内时，增加Si／SiO2（摩尔分数）可提高试样的抗热震性，而当Si／SiO2（摩尔分数）在3．3％～4％范围内时．增加Si／SiO2（摩尔分数）对试样抗热震性的影响规律不明显。     

氧化铝添加剂对液相烧结碳化硅抗氧化性的改善

使用高纯原材料研究了氧化铝(Al2O3)添加剂对碳化硅(SiC)抗氧化性的改善。含有大约200×10-6金属杂质的SiC粉料和高纯Al2O3粉末混合,得到的生坯先经过无压烧结,接着用等静热压法处理,密度达到99.5%以上。这种SiC的烧结性及强度与含有1 100×10-6金属杂质的SiC粉料类似。随着Al2O3含量和金属杂质的降低,这种SiC的抗氧化性提高。含有1.4%Al2O3的SiC在1 300℃下的干燥空气中氧化400h,其抛物线氧化速率常数为7.8×10-12kg2·m-4·s-1。这一值要低于已报道的其它液相烧结SiC(LPS-SiC),且与化学沉积SiC(CVD-SiC)的差不多。     

纳米粒子混合填充聚四氟乙烯复合材料的性能

采用模压成型法制备纳米Si3N4或SiC与纳米Al2O3混合填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究不同质量分数的纳米Si3N4或SiC与5%纳米Al2O3混合填充对PTFE复合材料力学与耐磨性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料拉伸断面的微观结构,探讨其增强机理.结果表明:纳米SiN4或SiC与Al2O3混合填料均能使PTFE复合材料的硬度和耐磨性提高,且填充Si3N4/Al2O3的PTFE复合材料的硬度、拉伸性能、冲击强度和耐磨性均优于填充SiC/Al2O3的,其中5%Si3N4与Al2O3混合填充的PTFE复合材料有较好的综合性能.微观分析表明:Si3N4/Al2O3在PTFE基体中分散性较好,说明Si3N4与Al2O3具有较好的协同作用.     

干熄炉用碳化硅耐火材料抗CO侵蚀性研究

研究了SiAlON(主要为Si_4Al_2O_2N_6)结合SiC、复相氮化物(Si_2N_2O/Si_3N_4)结合Si C和β-SiC结合Si C材料在1 000℃、CO气氛(C+CO_2=2CO)中分别侵蚀100、200、300和400 h后其质量、显气孔率、常温耐压强度以及物相组成和显微结构的变化。结果表明:1)复相氮化物结合Si C材料抗CO侵蚀性最好,CO侵蚀后其常温耐压强度大幅度增大,达到363 MPa; SiAlON结合SiC的次之,为200 MPa;β-SiC结合SiC的最差,为136MPa。2)复相氮化物结合SiC材料被CO侵蚀后,其致密度增大较多; SiAlON结合SiC材料被CO侵蚀后,SiAlON发生Al2O_3脱溶,有新生针状产物;β-SiC结合SiC材料被CO侵蚀后,生成了少量方石英或石英。     

SiC基陶瓷材料高温相平衡研究——SiC–Si_3N_4–Y_2O_3系统相关系

通过在1680℃热压烧结,氮和氩2种气氛下制备了SiC–Si3N4–Y2O3陶瓷材料样品,并采用X射线衍射仪分析了样品的相组成。结果表明:在SiC–Si3N4–Y2O3样品的系统中,除了SiC和Si3N4共存外,还生成了Si3N4·Y2O3(M),Si2N2O·Y2O3(K)和Si2N2O·2Y2O3(J)相。SiC和Si3N4都分别同这3相共存。Si2N2O组分的引入使系统扩大成为SiC–Si3N4–Si2N2O–Y2O3四元系。在此四元系统中分别确定了3个相容性四面体,即,SiC–M–K–J,SiC–M–J–Y2O3,SiC–Si3N4–M–K(N2气氛)或SiC–Si3N4–M–J(Ar气氛)。随着样品中配置粉料的氧含量和高温氛围氧分压的影响,SiC和Si3N4将依含氧量由低到高的顺序M,K,J,Y2O3,分别有选择性地与三相处于平衡。提出了SiC–Si3N4–Y2O3三元系统和SiC–Si3N4–Si2N2O–Y2O3四元系统亚固相图。     

氮化硅铁在Al2O3-C体系中的高温行为

为了研究高温条件下Al2O3-C体系中氮化硅铁的状态,以闪速燃烧合成氮化硅铁、炭黑、刚玉粉为原料,将试样在高温炉中分别加热至1 450、1 500、1 600℃保温5 h,急速水冷后,对其进行XRD和显微结构分析。结果表明:1 450℃烧后试样的物相包含β-Si3N4、α-Si3N4、α-Al2O3和Fe3Si;1 500℃烧后试样的物相为β-Si3N4、SiC、α-Al2O3和Fe3Si;1 600℃烧后试样中Si3N4大部分转变为SiC,其他物相未发生变化。在升温过程中,氮化硅逐渐转化为碳化硅,材料结构致密。     

由碳化硅及氮化硅制造的陶瓷材料的强度

列举了由碳化硅及氮化硅加入氧化物活化剂(Al2O3、Y2O3)制造的烧结陶瓷材料的高温强度、硬度及抗裂性的研究成果。其结果表明:由Si3N4制造的材料的强度在≥1000℃时开始下降,而由SiC制造的陶瓷则具有更高的高温强度。采用维克尔氏方法在压头受到的荷重为1kg至10kg的条件下,测定了材料的硬度和抗裂性。     

氧化烧结Si3N4-SiC复合材料的性能研究

采用工业级SiC(0.043～1.1mm段砂)和10μm的Si3N4粉,按照SiC与Si3N4的质量比为90:10配料,在玛瑙研钵中混合均匀,然后加入PVA结合剂,采用20MPa压力压制成不同尺寸的试样,于110℃恒温干燥箱内干燥24h后,按照规定的烧成制度处理。对氧化气氛下烧结的Si3N4-SiC复合材料进行了常(高)温强度、抗氧化性能、抗热震性能、抗侵蚀性能的研究,并利用XRD和SEM对试样进行了物相和显微结构分析。结果表明:试样的高温(1400℃)强度略高于其常温强度;试样具有较好的抗氧化性,在1000℃氧化60h后,其面质量增加仅为0.32mg.cm-2;试样经1200℃空冷至20℃的强度保持率达75%,具有较好的抗热震性能;氧化烧结制备的Si3N4-SiC坩埚在1000℃空气中,经20h冰晶石熔体侵蚀处理后,坩埚内壁仅有少量侵蚀,具有较好的抗冰晶石熔体侵蚀性能;坩埚在空气中经1150℃20h铜熔体侵蚀处理后,受到严重侵蚀,但在埋炭条件下处理时,坩埚没有受到侵蚀。