闪速燃烧合成Fe_3Si-Si_3N_4复合粉体的基础研究

利用SEM和EDS等手段对原料FeSi75闪速燃烧合成产物的相组成和显微结构进行了分析。结果表明,产物Fe3Si-Si3N4复合粉体的结构单元是,以铁相材料为内核,外层包覆氮化硅的包裹体结构,其中铁相材料是Fe3Si和-αFe,表层氮化硅大多呈柱状结晶的-βSi3N4存在,α-Si3N4以微小圆形颗粒形式存在于致密层中。并对Fe3Si-Si3N4复合原料的高温稳定性及应用进行了初步探讨。

1450℃反应烧结Fe_3Si-Si_3N_4复合耐火材料的相组成

以Si粉和Fe_3Si-Si_3N_4为原料,在高纯N2气氛下制备Si_3N_4/Fe_3Si-Si_3N_4复合材料。氮化烧成后Si_3N_4结合Fe_3Si-Si_3N_4复合耐火材料试样中物相为Si_3N_4、Fe2Si、FeSi和Si_2N_2O。其中Si_2N_2O含量约6%,且在试样中心和外部分布不均匀。Fe_3Si-Si_3N_4原料是Fe_3Si和Si_3N_4两相共存材料,热力学评估和材料的微观结构分析表明,Fe_3Si和部分Si粉形成新的低熔点硅铁合金,使靠近试样表面部位的部分开口气孔被液态硅铁合金所堵塞或填充,试样中心部位的微量氧不能迁移至外部,N2中微量氧将Fe_3Si-Si_3N_4原料中Si_3N_4氧化,形成Si_2N_2O包裹,导致试样中心Si_2N_2O含量比边缘部位高。Si_2N_2O的形成使体系氧分压降至Si_3N_4稳定存在的氧分压时,Si粉直接氮化形成柱状Si_3N_4,而非纤维状Si_3N_4,同时在1 450℃氮化烧成条件下,Fe的存在促进了α-Si_3N_4向β-Si_3N_4的转变。