铁纳米颗粒催化氮化硅粉

以Fe纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备氮化硅。结果表明:加入2%的Fe纳米颗粒,1 350℃保温2h催化氮化后,试样中的残余硅含量小于5%,而相同条件下无催化剂的试样中,单质硅的残余率高达50%。催化氮化制得的Si3N4试样中存在大量的晶须状Si3N4,其直径在40~200nm,长度可达几微米至十几微米。Si3N4晶须的生长机理主要为气相--液相--固相机理与固相--液相--气相--固相机理。     

利用离心沉降法测定氮化硅粉末粒度分布

采用BT-1500型离心沉降式粒度分布仪测定氮化硅粉末粒径大小及粒度分布,考察了样品浓度、分散介质和分散剂等因素对测试结果的影响。结果证实了离心沉降法在氮化硅粉体粒度测量上的可行性和准确性,有助于氮化硅材料的工艺制订及性能评价分析。     

Si_(3)N_(4)-Mo梯度连接及其反应结合机理EI北大核心CSCD

氮化硅陶瓷与金属的有效连接,对于充分利用二者优异性能、满足材料或构件在复杂环境下服役要求至关重要。利用粉末冶金、梯度复合技术实现了大物性差异氮化硅陶瓷(Si_(3)N_(4))和金属钼(Mo)的梯度连接,研究和探明了不同烧结温度以及不同Si_(3)N_(4)添加量下各梯度层内Si_(3)N_(4)和Mo的反应机理。基于反应机理,结合浓度分布指数p对Si_(3)N_(4)/Mo_(x)Si_(y)/Mo梯度材料的过渡层结构进行优化,实现了Si_(3)N_(4)和Mo的梯度连接及力学性能的提升。结果表明:Si_(3)N_(4)和Mo主要通过Mo、Si之间的扩散反应形成钼硅化合物,反应过程为(Mo+Si)→(Mo_(3)Si/MoSi_(2)+Si)→(Mo_(5)Si_(3));当浓度分布指数p=1.5时,Si_(3)N_(4)/Mo_(x)Si_(y)/Mo梯度材料的弯曲强度达到最大值371.42 MPa,剪切强度达到最大值30.58 MPa,过渡层内各元素呈准连续梯度分布。     

多孔氮化硅陶瓷作为罩体材料的应用研究

多孔氮化硅陶瓷由于其良好的弯曲强度、介电性能在航天航空领域得到了广泛应用。本文对多孔氮化硅陶瓷作为罩体材料的应用进行研究,对其作为防热承力材料进行温度场计算及试验研究,通过仿真及试验研究得出,多孔氮化硅陶瓷作为罩体材料耐热温度达到1400℃,热结构匹配及抗热震性能良好,能够满足某高速飞行器的使用要求。     

三元复合烧结助剂Er2O3-Mg2Si-Yb2O3对氮化硅陶瓷性能的影响

以Er₂O₃-Mg₂Si-Yb₂O₃为三元复合烧结助剂,制备了力学性能优异的高导热氮化硅陶瓷,研究了Er₂O₃-Mg₂Si-Yb₂O₃体系对氮化硅陶瓷致密化、微观结构、力学性能、热导率的影响。研究表明,当添加5%(质量分数,下同)Er₂O₃+2%Mg₂Si+4%Yb₂O₃烧结助剂时,烧结助剂对氮化硅陶瓷致密度与晶界相含量的平衡效果最佳,此时氮化硅陶瓷具有最佳性能:抗弯强度为765 MPa,断裂韧性为7.2 MPa·m^1/2,热导率为67 W/(m·K)。在烧结过程中,只添加5%Er₂O₃+2%Mg₂Si的烧结助剂产生的液相量少且黏度高,不能使氮化硅陶瓷完成致密化;此外,当添加的Yb₂O₃含量超过4%时,烧结助剂产生大量的晶界相,降低了氮化硅陶瓷的性能。     

无压烧结氮化硅陶瓷的物理性能研究

以α-Si₃N₄粉末为原料,Y₂O₃和MgAl₂O₄体系为烧结助剂,采用无压烧结方式,研究了烧结温度、保温时间、烧结助剂含量以及各组分配比对氮化硅致密化及力学性能的影响。结果表明:以Y₂O₃和MgAl₂O₄为烧结助剂体系,氮化硅陶瓷在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为4 h,烧结助剂含量为12.5%(质量分数),Y₂O₃和MgAl₂O₄质量比为1∶1时,综合性能最好;氮化硅陶瓷显气孔率为0.21%,相对密度为98.10%,抗弯强度为598 MPa,维氏硬度为15.55 GPa。     

氧化温度和分散剂种类对Si3N4浆料性能的影响

研究了自蔓延燃烧合成Si₃N₄粉的氧化处理（在空气气氛中分别于400、600、800℃保温3 h）以及添加的分散剂种类（分别为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙）对制备的Si₃N₄浆料的抗沉降性、ζ电位和黏度的影响。结果表明：1)在空气气氛中于800℃保温3 h氧化处理后,粉体中Si₂N₂O含量增多;用其制备的浆料的稳定性最好,ζ电位绝对值较大,黏度最小。2)以六偏磷酸钠作为分散剂制备的Si₃N₄浆料的稳定性较好,ζ电位绝对值最大,黏度最小。3)添加0.021%（w）六偏磷酸钠制备的Si₃N₄浆料的ζ电位绝对值最大,黏度较小。     

发明专利

名称：一种多孔氮硅陶瓷材料的制备方法 申请号：CN201310386114.X 公开（公告）日：2014.01.01申请日：2013.08.30 申请（专利权）人：航天特种材料及工艺技术研究所 发明（设计）人：张辉;吕毅;张天翔;王涛;郭世峰;裴雨辰;赵英民;武建强 本发明提出一种多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法,经配料、注浆成型、烧结而成。本发明具有工艺简单、不需发生化学反应、不需添加有机造孔剂、不需加压,能制备形状复杂的制品,素坯强度较高,均匀性好、内在缺陷少,最终陶瓷密度、强度均高于其它方法制备的氮化硅基多孔陶瓷材料。     

氮化硅陶瓷微波烧结几何参数对电磁场分布影响规律的研究

在微波烧结过程中,烧结试样内部电场分布情况对试样烧结过程起决定性的作用。采用HFSS仿真软件,对一种加载氮化硅试样的5馈口微波烧结腔进行模拟仿真。同时,研究了试样的半径、高度及放置位置对微波电场的影响规律。模拟结果表明：当试样半径在42—44 mm左右时,内部电磁场分布均匀;随着试样高度的增加,电场的均匀性先下降后上升到最大值后又下降,试样高度在92—94 mm处附近时内部电磁场分布较为均匀、场强梯度小;随着放置高度的增加,试样内均匀性上升,但超过一定高度后电磁场均匀性下降;经比较研究,得出电磁场分布均匀、符合烧结要求的最佳烧结试样尺寸为高度93 mm、半径44mm、放置高度215 mm。