Si_3N_4-Fe对Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

利用Si3N4 的优良性质及金属塑性相Fe的作用 ,将其添加到高炉出铁沟用Al2 O3-SiC -C浇注料中 ,以改善材料的力学性能和抗氧化性能。对高温处理后试样强度、显气孔率测试以及对氧化层的SEM分析 ,结果表明 ,添加适量的Si3N4 -Fe ,材料的显气孔率降低 ,强度提高 ,抗氧化性增强。

原位无压烧结制备Si2N2O-Si3N4复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3陶瓷粉体作为烧结助剂,原位无压液相烧结制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷,Si2N2O相通过SiO2+Si3N42Si2N2O反应生成。生坯采用注凝成型制备,然后在1780℃保温2h烧结,烧结体基本由板条状的Si2N2O及长柱状的-βSi3N4晶粒构成。Si2N2O陶瓷相对于Si3N4陶瓷而言,具有优异的抗氧化性能,低的弹性模量,以及低的热膨胀系数,因此,Si2N2O-Si3N4复相陶瓷结合了两者的优异性能,并大大提高了材料的热冲击性,材料的热冲击温差即使达到1200℃,其残余强度基本上没有变化。

原位制备细晶Si_3N_4-Si_2N_2O复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3纳米陶瓷粉体作为烧结助剂,液相烧结非晶纳米Si3N4陶瓷粉体,制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷。Si2N2O相通过原位反应2Si3N4(s)+1.5O2(g)=3Si2N2O(s)+N2(g)生成。1600℃烧结,烧结体保温30min,Si2N2O体积分数达到52%,基本由细小均匀的球形晶粒构成,平均粒径尺寸210nm,相变过程中,个别颗粒异常长大,长径比达到1.5。保温时间对孔隙、密度和粒径产生重要影响:随着保温时间的延长,孔隙逐渐收缩减小,烧结体的致密度逐渐提高,晶粒逐渐长大,保温60min,孔隙几乎完全闭合,相对密度达到99.1%,平均粒径280nm。当保温时间达到90min时,相对密度增加并不明显,但平均粒径长大到360nm。

B_4C外加量对Al_2O_3-SiC-Si_3N_4铁沟浇注料性能的影响

研究了B4C外加量（外加质量分数为0~0.6%）对Al2O3-SiC-Si3N4铁沟浇注料常温物理性能和高温抗折强度的影响。用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪测定了试样的物相组成和显微结构。结果表明：随着B4C加入量的增大,浇注料体积密度和常温强度先增大后减小,显气孔率先减小后增大,高温抗折强度先增大后减小;B4C外加质量分数为0.4%时,浇注料综合性能达到最佳。B4C在材料中的作用主要是促进烧结和防氧化。与未添加B4C试样相比,添加B4C的试样中生成了更多纤维状的O’-SiAlON,且长径比更大。O’-SiAlON的生长机制推断为气-固机制。

β-Si_3N_4含量对Y_2O_3-MgO-α-Si_3N_4陶瓷性能的影响

利用扫描电子显微分析等手段,研究了棒状β-Si3N4含量对Y2O3-MgO-α-Si3N4陶瓷致密度、力学性能和显微结构的影响,确定了β-Si3N4和α-Si3N4的适宜配比。结果显示:随着β-Si3N4含量的增加,Y2O3-MgO-α-Si3N4陶瓷材料致密度和力学性能均先增加后降低,当β-Si3N4含量达到40%时,陶瓷致密度和力学性能同时达到最大,此时致密度为93%,横向断裂强度为583.4 MPa,断裂韧性为5.42 MPa.m1/2。

Si_3N_(4p)-SiC_w/MoSi_2复合材料的强韧化效果与机制

通过显微组织观察和力学性能测试,对SiC晶须和Si3N4颗粒复合强韧化MoSi2的效果及其作用机制进行了初步研究和探讨。结果表明:复合材料中的SiC晶须和Si3N4颗粒的加入可大幅提高其抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度;弥散强化和细晶强化是复合材料强度提高的主要机制,抗弯强度达到427 MPa;通过晶粒细化、裂纹偏转和分叉等机制的综合作用使复合材料增韧,室温断裂韧度达到10.4 MPa.m1/2。

Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料烧结性能及反应过程研究

以氮化硅、活性氧化铝微粉和氧化硅微粉为原料,研究了在焦炭保护条件下,Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料经1500℃、1600℃和1650℃烧成时的烧结性能和物相变化,同时借助SEM、EDX和XRD等手段对其显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明,随着烧成温度的升高,Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料的体积密度下降,显气孔率增加,同时烧成后试样的质量损失大大增加,尤其是经1650℃烧成的试样,显气孔率在40％以上,质量损失大于20％。XRD物相分析显示,1500℃时,产物中生成Si_2N_2O,高于1650℃时,生成SiC相,与热力学计算结果一致。同时,高温下大量的N_2(g)及SiO(g)逸出试样表面,可能是导致试样质量损失、结构松散、显气孔率增加的主要原因。切开经高温烧成的试样发现,其截面由中心致密区、过渡区和边缘的松散区3部分组成,含氮物相的形状由中心部位发育良好的柱状,演变成过渡区的针状或须状,直至松散区时消失。这种松散区所占面积和松散程度取决于试样的组成和烧成温度。

多孔HAp-(β-Ca_3(PO_4)_2)-Si_3N_4生物复合材料的力学性能与微观结构

利用有机泡沫浸渍结合无压烧结的方法成功制备了大孔径、高孔隙率,不同氮化硅含量的HAp-(-βCa3(PO4)2)-Si3N4生物复合材料。测定了复合材料的抗压强度、显微硬度和孔隙率等性能。发现复合材料具有一定的抗压强度,其孔隙率较高,均超过45%。随着复合材料中氮化硅含量的增加,复合材料的孔隙率呈现出上升的趋势,但其显微硬度和抗压强度则先升高后降低。利用SEM观察了复合材料的断口形貌,发现复合材料中孔径从几十微米到500μm左右,孔隙相互贯通,可满足工程支架材料的要求。

钼表面(Mo,W)Si_2-Si_3N_4复合涂层的低温氧化行为研究

采用包渗法在钼表面原位制备了(Mo,W)Si2-Si3N4复合涂层,考察了其在大气中于500℃和600℃等温循环的氧化性能,利用XRD和SEM等研究了其组织形貌.结果表明:(Mo,W)Si2-Si3N4涂层具有良好的低温抗氧化性,其在空气中500℃和600℃氧化480 h的氧化速率分别为0.0145 g/(m2·h)和0.0191 g/(m2·h),归因于涂层氧化表面形成了致密的SiO2膜.

肖特基势垒二极管SiO_2-Si_3N_4复合钝化膜研究

对Si肖特基势垒二极管的钝化技术进行了研究。研究了不同淀积温度、气体流量、射频功率以及气体压力等工艺技术条件下,淀积PECVD SiO_2和LPCVD Si_3N_4膜的介电强度E、介电常数ε_r、耐压V、针孔密度、漏电流I、内应力σ、片间均匀性以及片内均匀性等性能。研究了PECVD SiO_2膜的增密技术。提出了一种应力小、漏电流小且抗辐照能力较好的PECVD SiO_2/LPCVD Si_3N_4复合介质膜钝化工艺方法和技术条件,提高了肖特基势垒二极管的性能。

Mo粉加入量对反应烧结MoSi_2-Si_3N_4-BN复合材料性能的影响

以Si粉(w(Si)=99%)、Mo粉(w(Mo)=99%)和六方BN粉(w(BN)≥98%)为原料,Fe2O3(w(Fe)≥69.8%)为烧结助剂,高纯氮气(φ(N2)=99.99%)为反应气体,采用反应烧结法于1 450℃氮气气氛下保温5 h原位合成了MoSi2-Si3N4-BN复合材料。研究了Mo粉加入量(w)为:0、5%、10%、15%、20%、30%时对材料的显气孔率、体积密度和抗折强度的影响,利用XRD研究了Mo粉不同加入量下复合材料的物相组成,并利用SEM对材料表面和断面形貌进行了观察,同时探讨了Mo5Si3的形成机理。结果表明:随着原料中Mo粉加入量的增加,所制备的复合材料显气孔率增大,体积密度和抗折强度减小。材料中含有α-Si3N4、β-Si3N4、BN、MoSi2和少量的Mo5Si3相。原位生成的MoSi2及少量的Mo5Si3均匀地分散在材料中,其晶粒尺寸为2～3μm。随着原料中Mo粉加入量增加,Mo5Si3的生成量越来越多;当Mo粉加入量为30%时,Mo在材料中主要以Mo5Si3的形式存在。Mo5Si3的生成机理为MoSi2失去Si转化而成。

Si3N4对Al2O3-尖晶石-SiC-C铁沟料性能的影响

本文采用电熔刚玉、镁铝尖晶石、SiC、球状沥青和Si3N4为主要原料，借助XRD和EDAX分析技术，研究了Si3N4加入量对Al2O3-尖晶石-SiC-C质出铁沟浇注料常温物理性能和抗渣性能的影响。结果表明：随着Si3N4加入量的增加，浇注料的显气孔率变化不大，体积密度逐渐减小，1100℃及1500℃埋炭烧成后的抗折和耐压强度逐渐增大，当Si3N4加入量超过4％（质量分数，下同）时，浇注料的体积密度有所增大，抗折和耐压强度显著提高；浇注料在埋炭气氛下抗渣性能优良，氧化气氛下的侵蚀指数明显增大，且随着Si3N4加入量的增加，浇注料的侵蚀指数呈现出先增大后减小的趋势。本文对浇注料的性能变化进行了探讨。

Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2体系高温还原条件下的物相变化

以闪速燃烧合成的Si3N4(w(Si3N4)≥95%,粒度≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)≥99%,d50=1.2μm)及SiO2微粉(w(SiO2)≥92%,粒度≤1μm)为原料,按照m(Si3N4):m(Al2O3):m(SiO2)=4:4:2比例混合,液压成型为Φ20mm×20mm试样在埋炭(不接触焦炭)条件下分别于1300、1400、1500、1600℃保温6h处理后进行XRD分析。结果表明:1300℃的新生物相主要为Si2N2O和方石英,SiO2微粉方石英化明显;1400℃的新生物相主要为Si2N2O、方石英和O’-SiAlON;1500℃的新生物相为Si2N2O、方石英、O’-SiAlON、X相及莫来石;与1500℃相比,1600℃的新生物相没有变化,但是Si2N2O、O’-SiAlON、X相及莫来石的生成量增加明显,方石英生成量显著减少。

β-Si_3N_4增强MoSi_2基复合材料的组织与性能

利用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同体积分数β-Si3N4增韧的MoSi2复合材料,研究了β-Si3N4颗粒对MoSi2基复合材料显微组织和力学性能的影响,初步探讨了β-Si3N4颗粒对MoSi2增韧的机理。结果表明:在MoSi2基体中加入β-Si3N4颗粒,能细化基体组织,改善力学性能;随着β-Si3N4体积分数的增加,复合材料的显微硬度和断裂韧性先增后减,20%β-Si3N4/MoSi2复合材料的显微硬度与断裂韧性分别比MoSi2提高了31.7%与62.9%,增韧补强效果显著;β-Si3N4的强韧化机理为细晶强化。

Al_2TiO_5-Si_3N_4复合材料制备工艺研究

以Al2TiO5粉(自制)和α-Si3N4粉为原料,制备Al2TiO5-Si3N4复合材料。研究了Si3N4加入量(质量分数,分别为0、5%、10%、15%、20%和25%)、烧成气氛(氮气气氛和空气气氛)、烧成温度(1450、1500、1550℃)、保温时间(2、3、4h)对Al2TiO5-Si3N4复合材料性能的影响。研究结果表明,制备Al2TiO5-Si3N4复合材料较佳的工艺条件为:加入15%的α-Si3N4粉,在氮气气氛中于1550℃保温2h烧成。

SiO_2-Si_3N_4栅介质膜陷阱特性的高频C-V分析

采用高频 C-V特性测试技术 ,研究由热氧化生成的超薄 Si O2 膜和低压化学汽相淀积法制备的非均匀结构 Si3N4膜 ,两者组成的栅介质膜的陷阱特性 (包括陷阱密度、能量和空间分布深度等参数 )。结果表明 :在栅复合膜陷阱电荷非稳态释放模型下建立的高频 C-V理论及其分析方法 ,可以很好地表征实验曲线 。

SiO_2-Si_3N_4-SiO_2复合梁谐振式压力传感器结构设计与分析

提出了一种采用SiO2-Si3N4-SiO2复合谐振梁结构的谐振式压力传感器。采用有限元分析技术分别对谐振梁和传感器芯片结构进行了电热分析、模态分析以及谐响应分析,最后对SiO2-Si3N4-SiO2复合梁谐振式压力传感器的工艺进行了探讨,表明通过多晶硅牺牲层技术能更好地得到Si O2-Si3N4-Si O2复合谐振梁,具有良好的选频特性。

制备方法对Al_2TiO_5-Si_3N_4复合材料性能的影响

采用"直接法"、"反应复合法一"、"反应复合法二"3种方法制备了Al2TiO5-Si3N4复合材料。研究了3种制备方法对材料的显气孔率、吸水率、体积密度、抗折强度、烧成线收缩率、抗热震次数、显微结构等性能的影响。研究结果表明,采用"反应复合法一"制备的Al2TiO5-Si3N4复合材料的综合性能最佳,其显气孔率为16.61%、吸水率为6.01%、体积密度为2.77g/c、抗折强度为45.34MPa、抗热震次数达到11次、结构最致密。

原位生成Si_2N_2O与β-Si_3N_4晶种协同增韧Si_3N_4复相陶瓷研究

采用原位生成Si2N2O与添加β-Si3N4晶种的方法协同增韧,利用凝胶注模成型、无压烧结制备了Si3N4复相陶瓷材料,研究了协同增韧对材料力学性能和显微结构的影响。结果表明:通过添加5%(质量分数)的SiO2原位生成Si2N2O使材料的弯曲强度和断裂韧度有明显提高,分别达到359.8 MPa和4.67 MPa.m1/2,通过添加5%质量分数的β-Si3N4晶种,得到的Si3N4复相陶瓷材料中柱状β-Si3N4相生长完好、均匀分布,与板状Si2N2O结合良好。综合以上两种增韧机制使材料的力学性能进一步提高,弯曲强度为486.7 MPa,断裂韧度达到6.38 MPa.m1/2。

以β-Sialon为过渡层的Si_3N_4-Al_2O_3梯度材料的微波烧结行为及性能

在粉末叠层基础上于1550℃,保温30 min的微波烧结条件下,合成了以β-Sialon为过渡层,Si3N4和Al2O3为端元组分的梯度材料。SEM分析显示烧结试样表面气孔少,晶粒之间排列紧密,结构均匀;XRD分析表明由于组分之间的固溶反应,梯度材料中β-Sialon相的z值在1~3范围内呈现规律性变化。各烧结试样的体积密度在2.9~3.5 g/cm3之间,相对密度在90%~96%之间,热膨胀系数随着成份的变化而呈现出从Al2O3端到Si3N4端呈逐渐下降的趋势。