热压烧结Ta/β'-Sialon系梯度功能材料的残余热应力分析

探讨了热压烧结制备Ta/ β’ Sialon系梯度功能材料 (FGM)的最佳参数 ,利用显微力学探针测量了Ta/ β’ Sialon系FGM各层的杨氏模量。提出了用于评价复合材料物性的抛物线模型 ,并对其物性进行了估算。在此基础上 ,对Ta/ β’ Sialon系FGM的残余热应力进行了分析 ,得出最佳成分分布指数P为 0 .89。

α'/β'-sialon陶瓷材料的循环疲劳裂纹扩展特性研究

研究了一种ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料在循环疲劳载荷下Ｖｉｃｋｅｒｓ压痕短裂纹扩展特性。研究表明，最大应力强度因子与裂纹扩展速率之间呈Ｖ型扩展行为，并对外加应力水平非常敏感。由于残余应力的影响，起始很高的扩展速率随着裂纹的扩张而减少，而后裂纹扩展速率随应力强度因子的增加而增加直至快速断裂发生。如考虑残余应力强度因子的影响，裂纹扩展速率与有效应力强度因子之间关系符合Ｐａｒｉｓ公式，其幂指数ｎ为２７。

交流阻抗谱法研究β'-sialon结合SiC陶瓷材料的性能

采用交流阻抗谱法研究了 β′ -sialon结合SiC陶瓷材料的显微组织 .根据测得的阻抗谱、XRD数据及试样组成 ,提出了等效电路 .用LEVM电化学软件对阻抗数据进行了拟合 ,获得该材料晶粒电导率σ0 、晶界电导率σ1及颗粒边界电导率σ2 与温度的关系 .

β'-Sialon合成研究进展

介绍了β’-Sialon合成、烧结工艺及机理研究的新进展。以粘土矿物有机插层复合物为原料,原位碳化、碳热还原、氮化反应工艺制备β’-Sialon,可以降低反应温度和制备成本,提高产物的烧结性能。不但可以扩大β’-Sialon应用领域,也为粘土矿物在高技术领域的应用打开新的途径。

β'-Sialon陶瓷

叙述了β＇－Sialon陶瓷的结构、合成方法──燃烧法、性质及应用。

cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷及刀具的制备与性能

采用放电等离子烧结技术,通过原位生成TiN包覆cBN(cBN@TiN)颗粒制备了cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷,研究了其物相组成、微观形貌、力学性能以及制成的可转位刀具连续干式切削球墨铸铁时的切削性能,并与β-Sialon陶瓷及刀具进行对比分析。结果表明:cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷由β-Sialon、cBN和TiN相组成,其抛光态表面无明显气孔,cBN@TiN颗粒均匀分布,未发生明显脱落,基体相晶粒呈等轴状和长棒状;cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷的相对密度和晶粒尺寸与β-Sialon陶瓷相近,硬度和断裂韧性分别为(17.40±0.11)GPa和(6.19±0.10)MPa·m^(1/2),高于β-Sialon陶瓷;与β-Sialon陶瓷刀具相比,cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷刀具的耐磨性更好,切削寿命更长。

SiO_(2)微粉加入量对β-SiAlON-SiC材料性能的影响

在保证承烧锂电池三元正极材料匣钵用β-SiAlON-SiC材料抗碱性的前提下,以SiC颗粒和细粉、Si粉、Al粉、α-Al_(2)O_(3)微粉等为原料,采用高温氮化法制备β-SiAlON-SiC材料,研究了SiO_(2)微粉加入量(外加质量分数分别为0、1%、2%、3%)对β-SiAlON-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度、物相组成、抗碱性的影响。结果表明:1)在β-SiAlON-SiC材料中添加SiO_(2)微粉可以降低其显气孔率,显著提高其常温抗折强度和高温抗折强度;2)添加SiO_(2)微粉不会影响Si粉和Al粉的氮化效果,但会影响Al_(2)O_(3)在Si_(3)N_(4)中的固溶度和β-SiAlON的生成量;3)SiO_(2)微粉的最优添加量为1%(w),所得试样的抗碱性明显优于未添加SiO_(2)微粉试样的。

β-SiAlON结合氧化铝空心球隔热制品的制备及应用

为提高氮化炉的使用寿命,以氧化铝空心球、Si粉、Al粉、Al_(2)O_(3)细粉和微粉等为主要原料,经1450℃保温10 h氮化反应制备了结合相β-SiAlON含量约30%(w)的氧化铝空心球隔热制品,测试了理化性能,分析了物相组成和显微结构。分析表明,β-SiAlON结合氧化铝空心球材料中的β-SiAlON主要为细长的纤维状晶体,1350℃时的高温抗折强度显著高于常温抗折强度,荷重软化温度高,抗热震性优良。将该材料用于5 m^(3)间歇式电加热氮化炉工作衬,使用寿命超过2.5 a,使用炉次超过130炉,明显高于莫来石结合氧化铝空心球制品的100炉。

碳热还原氮化高钛渣合成TiN/β′-Sialon导电陶瓷粉体

以高钛渣、高铝矾土熟料、硅灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法合成TiN/β′-Sialon导电陶瓷粉体.利用XRD,SEM和EDS检测手段研究了合成温度、恒温时间对反应过程的影响,并探讨了合成机理.结果表明:合成温度、恒温时间对反应过程影响显著.1 400℃恒温2 h时,β′-Sialon含量达最大,是最佳的工艺参数.此时β-′Sialon晶粒多呈长柱状,TiN为细小粒状.合成过程中SiO的挥发导致试样较大的质量损失,且随合成温度升高和恒温时间延长而增大.

β′-Sialon粉体的反应动力学研究

利用燃烧法测定高岭土还原氮化反应合成β＇－Sialon粉体的反应动力学半数，确定适宜的反应温度及达到平衡所需时间，运用物理化学的方法计算出各反应温度下的瞬时速率及达率常数，总结出理想温度范围内的反应级数与表观活化能。

配料组成和氮气流量对高钛渣合成TiN/β′-sialon粉体的影响

在热力学分析的基础上,以高钛渣为主要原料,采用碳热还原氮化法合成了TiN/β′-sialon导电陶瓷粉体。利用XRD、SEM和EDS检测手段研究了氮气流量、TiO2加入量、配碳量对合成过程的影响,并对最佳工艺参数下的合成粉体进行了表征分析。结果表明:TiO2加入量、氮气流量对合成产物影响显著,基体相β′-sialon与功能相TiN的比例可通过TiO2加入量调节,1400℃、恒温2h、氮气流量400ml/min、等理论值配碳为最佳的工艺参数。此时,产物中主要相组成为β′-sialon和TiN及少量的15R和Al2O3,β′-sialon晶粒多呈长柱状,TiN为细小粒状。

利用天然原料合成β’-Sialon及其复合材料的研究进展

综述了利用高岭土、叶蜡石及高铝矾土等天然铝-硅系原料合成β-Sialon,Sialon-SiC以及Sialon结合刚玉复合材料的研究现状,讨论了在碳热还原氮化过程中,β-Sialon的物相组成的变化规律及合成机理.

β′-Sialon粉体的制备及表征

研究了高岭土的碳热还原氮化合成β′ Sialon粉体的制备方法,用XRD和SEM分析表明:在添加1wt%Fe2O3,碳含量为38.7wt%,氮化合成温度为1350℃,保温6h时可合成β′ Sialon粉体,其晶格常数为a=7.6410,b=7.6410,c=2.9716,z=3.1,并探讨了合成β′ Sialon的反应机理。

用吉林球粘土制备β’-SiAlON材料的研究

采用80%吉林球粘土、20%碳黑,添加1.0%的TiO2或1.5%的白云石,经碳热还原氮化反应制备了β'-SiAlON材料。通过XRD和SEM测试,研究了成型压力、烧成温度、保温时间、烧结助剂等因素对制备β'-SiAlON材料的影响。结果表明,烧成温度1 450℃为宜,延长保温时间有利于β'-SiAlON相的形成;烧结助剂的催化效果以TiO2最好,白云石次之;随着成型压力的增大,合成试样中β'-SiAlON相减少。

工艺条件对粘土碳热还原氮化合成β’-Sialon粉体的影响

利用失重和XRD分析研究了试样组成、合成温度、保温时间和N2 分压等工艺条件对粘土碳热还原氮化合成 β’ Sialon粉体的影响。结果表明 :加入超过化学计量 10 %的碳 ,适当提高合成温度和延长保温时间 ,适当减小氮气分压 ,都有利于β’ Sialon的形成。轻烧粘土对氮化反应影响不大 ;β’

以高岭土制备β-sialon粉料

在高岭土和碳的混合物中,加入适量氧化铁作催化剂,在N_2气氛下,通过还原-氮化反应,制得β-sialon粉料。用X射线衍射法测定了在反应温度下生成物的相组成及相对含量的变化,并用化学分析方法测定了β-sialon粉料中的氮含量。用TEM观察了粉末合成前后的形貌。在此基础上,讨论了β-sialon形成过程。研究结果表明,β-sialon粉料中氮含量及Z值大小与工艺参数有关。

高岭土的化学组成对碳热还原-氮化法合成β′-sialon粉末的影响

研究了以不同化学组成的高岭土为主要原料并采用碳热还原－氮化法合成的ｓｉａｌｏｎ粉末的相组成．结果表明：合成粉末的物相组成及β′－ｓｉａｌｏｎ的Ｚ值与高岭土的ｍ（ＳｉＯ２）／ｍ（Ａｌ２Ｏ３）比值密切相关．

碳热还原氮化高岭土合成Sialon粉末

以高岭土为原料，ＣａＦ２和Ｎａ２ＣＯ３为添加剂，在１４００℃保温４ｈ，通过碳热还原氮化法合成了β′Ｓｉａｌｏｎ粉末。ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＸＰＳ等测试手段对合成产物的测试结果表明：控制适当的Ｃ含量不仅可以合成质量较好的β′Ｓｉａｌｏｎ（Ｚ＝３），而且可以避免产物中生成ＦｅＳｉｘ。详细地讨论了ＣａＦ２和Ｎａ２ＣＯ３添加剂及其它工艺因素对合成Ｓｉａｌｏｎ的影响与作用，并探讨了β′Ｓｉａｌｏｎ的形成过程。

碳热还原氮化法制备β′-Sialon粉体的热力学过程

本文分析了以天然高岭土为原料，经碳热还原氨化反应制备β′-Sialon粉体过程中出现的化学反应，从热力学角度研究了反应温度及气体分压对产物组成的影响，通过实验结果与热力学分析相结合，寻找出制约反应进行的速度控制步骤，并讨论了获得较高β′-Sialon粉体转化率所需的温度范围．

采用煤矸石基β-SiAlON制备β-SiAlON-SiC复合材料

首先,以煤矸石基β-SiAlON粉(以煤矸石和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法合成)、硅粉、铝粉和α-Al2O3微粉为原料,采用二次氮化法制备了β-SiAlON材料,研究了原料配比、合成温度以及煤矸石基β-SiAlON粉纯度对β-SiAlON材料性能的影响。然后,选择二次氮化制备β-SiAlON材料的合适工艺参数,分别以不同量(质量分数分别为30%、50%和70%)SiC取代煤矸石基β-SiAlON粉,制备了不同复合比例的β-SiAlON-SiC材料。结果表明:(1)在二次氮化制备β-SiAlON材料时,增加Si粉、Al粉和α-Al2O3微粉加入量以及提高合成温度均有利于提高β-SiAlON的常温抗折强度和体积密度,降低其显气孔率;采用未除杂的煤矸石基β-SiAlON粉有利于β-SiAlON的强度。(2)在制备β-SiAlON-SiC复合材料时,SiC的最佳加入量(质量分数)为50%。