影响Si_3N_4结合SiC制品烧结的各因素及机制

探讨了各因素如SiC尺寸及数量、原料颗粒级配、硅粉添加量、添加剂、氮气纯度及最终反应温度对反应烧结Si3

Si_3N_4结合SiC材料在铝电解槽中的损毁机理研究

采用自制的抗冰晶石侵蚀试验炉,模拟了Si3N4结合SiC制品在电解铝槽中的工作情况,并借助SEM、X射线衍射仪及能谱仪(EPAX)研究了Si3N4结合SiC制品不同位置的损毁机理。结果表明:Si3N4结合SiC制品在空气部分的损坏主要是由于Si3N4和SiC氧化导致的;而在冰晶石电解质与空气界面处,由于化学反应形成的氧化—侵蚀—渗透恶性循环使得侵蚀最为严重,电解质在金属铝液中的溶解和由于试样本身结构中的气孔可能是Si3N4结合SiC制品在金属铝液中发生侵蚀的主要原因。

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si_3N_4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料。设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析。结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si。Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt%Si、3.2wt%Al2O3、0.8wt%Fe2O3和2 wt%Y2O3时烧结体抗弯强度最高。

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%。

冰模板法制备反应结合多孔Si_3N_4/SiC复相陶瓷

以微米级SiC和Si粉为原料,采用冰模板法和氮化反应烧结法制备了孔道中修饰α-Si3N4、Si2N2O纳米线的β-Si3N4结合多孔SiC复相陶瓷。研究了反应烧结温度、SiC/Si比和固相含量对多孔陶瓷的物相结构、形貌、孔分布和压缩强度的影响。结果表明:多孔陶瓷具有层状定向通孔结构,孔隙率介于50%～70%之间,孔径分布呈现双峰分布特点;当烧结温度达到1350℃以上时,在层状孔道中交织形成α-Si3N4和Si2N2O纳米线的网络结构。反应温度超过1450℃时,通过液态Si的氮化反应原位形成β-Si3N4结合相将SiC颗粒粘结起来;当浆料中Si含量由16wt%增加至33wt%时,多孔陶瓷的开气孔率从69.78%降至62.64%,而压缩强度由2.2 MPa提高到8.73 MPa;随着浆料固相体积含量从25%增加到45%,多孔陶瓷的气孔率从71.81%降至54.85%,同时压缩强度从4.99 MPa提高到24.16 MPa。

利用硅切割废砂浆制备Si3N4结合SiC耐火材料

以光伏企业线切割硅产生的废砂浆(其w(SiC)=25%,w(Si)=60%)为主要原料,加入不同比例的SiC粉(废砂浆与SiC粉的质量比为65∶35～35∶65),加无水乙醇球磨、干燥、加PVA造粒后,以10 MPa压力(保压1 min)成型为55 mm×5 mm×5 mm的坯体,在1 450℃氮气气氛中烧结制备了Si3N4结合SiC耐火材料,然后检测其常温抗折强度、显气孔率、体积密度,并进行XRD分析。结果表明:烧后试样的常温抗折强度较高,最高达50.2 MPa,但致密度较低,显气孔率在31.20%～35.64%之间;烧后试样中只有SiC和Si3N4两相,单质Si已完全氮化生成了Si3N4。

添加多晶硅废料制备SiC/Si_3N_4复相结合SiC耐火材料

以碳化硅、多晶硅废料、金属硅粉为原料,纸浆废液为结合剂,采用反应烧结工艺制备SiC/Si3N4复相结合SiC耐火材料。运用热力学分析了利用多晶硅废料代替部分工业金属硅粉和碳化硅细粉制备SiC/Si3N4复相结合SiC耐火材料的理论可行性。系统地分析了单质硅氮化机理,提出Si首先与N2中的微量氧反应形成气态SiO,至体系氧分压降至P(O2)/Pθ<1×10-18.9,Si直接氮化。研究了多晶硅废料对材料物相组成和微观结构的影响。结果表明:利用多晶硅废料制备的SiC/Si3N4复相结合SiC耐火材料性能优异;多晶硅废料的添加使反应生成的结合相由原先单一的Si3N4变为Si3N4和β-SiC,两结合相发挥各自的性能优势;多晶硅废料中的硅粉粒径小,活性大,与工业金属硅粉共存时能发生逐级氮化作用,增加了纤维状Si3N4含量,优化了材料结构。

添加石墨烯或碳纳米管对Si_3N_4结合SiC陶瓷强度的影响

以Si3N4结合SiC材料为基础,通过添加不同形态的碳纳米材料来改善其力学性能。采用Si和SiC为主要原料,添加不同含量(1wt%和3wt%)的石墨烯(GPL)和碳纳米管(CNT),氮气气氛下,在1600℃烧结制备Si3N4结合SiC复合陶瓷材料。对试样的气孔率、体积密度和耐压强度等基本烧结性能进行了测试。借助XRD和SEM等方法对试样的物相组成和显微结构进行了表征。实验结果表明,当石墨烯含量为1wt%时,Si3N4/SiC的耐压强度为207 MPa,试样的体积密度及显气孔率较好。当碳纳米管含量为3wt%时,力学性能增强,耐压强度达到了247MPa。

SiC原料颗粒级配对Si_3N_4结合SiC复合陶瓷材料的影响

采用SiC粉和Si粉高温氮化反应烧结制备Si3N4结合SiC复合陶瓷材料。研究四种SiC原料粉体(0-1mm、74μm、44μm、和0.5μm)中三种不同粒度不同含量颗粒级配对Si3N4结合SiC复合陶瓷材料的影响。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样的物相和显微结构进行表征,并对试样的耐压强度等力学性能进行测试。结果表明:采用三种SiC较细粉体颗级配且如下组成:74μm的含量为5 wt%,44μm的含量为10 wt%,0.5μm的含量为35 wt%,所制备的Si3N4结合SiC陶瓷材料的基本烧结性能较好,其体积密度为2.43g/cm3,耐压强度为324MPa。

Si_3N_4结合SiC板材及其标准

简介了Si_3N_4结合SiC板材制品的生产过程,较为详细地介绍了该项标准制订情况,叙述了标准中产品的形状及代号、规格尺寸、技术要求和产品检验等内容,并对标准的应用情况进行了说明,使标准的应用者正确理解。

浇注成型Si_3N_4-SiC制品的研究

以经过颗粒整形的绿碳化硅及硅粉为原料,以阿拉伯树脂、硅酸钠等为添加剂,制做了氮化硅结合碳化硅制品。在对真空氮化烧结温度控制系统和烧成机理进行分析的基础上,开发制定了合理的氮化烧成工艺曲线。烧结出的浇注成型Si3N4-SiC烧嘴套经过多家公司应用验证,性能优良,可替代进口产品。提高了产品的成品率。

Si_3N_4结合SiC复合材料耐高温性能的研究现状

Si3N4结合SiC复合材料具有高温强度高、抗氧化性能好、热膨胀系数低和抗热震性好等优良性能,广泛应用于陶瓷烧成、有色金属及钢铁冶炼和粉末冶金中的耐高温材料。本文综述了Si3N4结合SiC复合材料耐高温性能方面的研究进展,分析了影响复合材料耐高温性能的因素,提出了提高复合材料高温弯曲强度、热膨胀系数、抗热震性、抗高温氧化性等耐高温性能的方法。

国家行业标准Si_3N_4结合SiC板的制定及应用

简介了Si3N4结合SiC制品的发展过程和应用范围,较为详细地介绍了该项标准制订情况,叙述了标准中产品的形状及代号、规格尺寸、技术要求、产品检验等内容,并对标准的应用情况进行了说明,以期标准的使用者能正确理解.

三维打印结合化学气相渗透制备Si_3N_4-SiC复相陶瓷

采用三维打印(3DP)技术成型Si3N4多孔陶瓷并结合化学气相渗透(CVI)SiC制备了Si3N4-SiC复相陶瓷。研究了烧结工艺对3DPSi3N4陶瓷线收缩率和孔隙率的影响。结果表明,3DPSi3N4坯体经热解除碳后再烧结,可以获得较小的线收缩率(<6%)及较大的气孔率(77.5%)。对其进行CVISiC近尺寸强化,研究了Si3N4-SiC复相陶瓷的抗弯强度随SiC体积分数的变化规律。

Si_3N_4结合SiC高炉风口组合砖的应用和发展

阐述了氮化硅结合碳化硅风口组合砖材料性能、结构特点和应用状况,指出优化结构和开发新组装技术提高现场砌筑效率是Si_3N_4结合SiC风口组合砖的技术发展方向。

硅溶胶浸渍处理对Si_3N_4结合SiC窑具材料抗氧化性的影响

以Si粉、SiC颗粒和细粉为原料，酚醛树脂为暂时结合剂，90MPa机压成形制得125mm×25mm×12mill长方形坯体试样。坯体经干燥、固化后，采用硅溶胶对其进行1～4次真空浸渍处理，而后在氮气气氛的电窑中进行氮化反应烧结制得相应的Si4N4结合SiC试样，研究浸渍处理对材料体积密度、显气孔率、气孔分布、1250℃抗氧化性的影响。研究表明：硅溶胶浸渍处理可明显提高材料的致密度，降低材料的气孔孔径，明显提高材料的抗氧化性能。随着浸渍处理次数的提高，材料的抗氧化性能增强。综合工艺经济性因素，2次硅溶胶浸渍处理综合效果最佳。

Si3N4结合SiC耐火材料的高温重烧结研究

以Si粉、SiC颗粒和细粉为原料,通过反应烧结(最高烧成温度1 420℃)制备Si_3N_4结合SiC标型砖,再将标型砖在流动N2气氛、1 750℃烧结2. 5 h,制得重烧结Si_3N_4结合SiC耐火材料。利用XRD、EDS、SEM和压汞法对重烧结前后的Si_3N_4结合SiC试样的化学组成、微区组成、微观结构以及孔径分布等性能进行检测,其结果表明:Si_3N_4结合SiC耐火材料高温重烧结后,外形基本没有变化,材料体积密度少量降低,常温抗折强度和1 400℃抗折强度少量提高,试样中纤维状Si_3N_4消失,α-Si_3N_4全部转变为较大尺寸的柱状β-Si_3N_4;试样平均孔径显著增加;试样抗高温水蒸汽氧化性能显著提高。

放电等离子快速烧结SiC晶须增强Si_3N_4BN层状复合材料

采用放电等离子烧结技术(SPS)快速烧结了SiC晶须增强的Si3N4/BN层状复合材料.利用SPS技术,在烧结温度为1650℃、保温15min的条件下,材料的密度可达3.18g/cm3,抗弯强度高达600MPa,断裂功达到3500J/m2.研究表明:特殊的层状结构、SiC晶须的拔出与折断是材料断裂功提高的主要原因.X射线衍射及扫描电子显微镜研究表明:α-Si3N4已经在短短的烧结过程中全部转变成长柱状的β-Si3N4,并且长柱状的β-Si3N4和SiC晶须具有明显的织构.