Si_3N_4-SiC陶瓷材料的抗铜侵蚀性能

采用坩埚法研究了Si3 N4-SiC陶瓷材料在空气气氛中的抗铜侵蚀性能 ,侵蚀温度为 1130℃ ,时间为 2 5h ;选用铜熔炼用Si3 N4-SiC陶瓷塞棒在工厂实际生产环境中进行氮气气氛中的抗铜侵蚀试验 ,试验温度为 1130～ 115 0℃ ,时间是 4 0 0h。试验完成后 ,用XRD分析坩埚试样侵蚀层的相组成 ,用扫描电子显微镜观察坩埚试样侵蚀层的显微结构。结果表明 :在氮气气氛中 ,铜熔体含氧量低 ,Si3 N4-SiC材料具有优异的抗侵蚀性能。空气气氛中 ,铜熔体含氧量高 ,Si3 N4-SiC材料的抗侵蚀性能差。这是由于铜熔体中存在大量的Cu2 O ,促使Si3 N4快速氧化 ,生成SiO2 、N2 和Cu ,SiO2 熔入铜熔体中所致。

添加ZrO_2对Si_3N_4复合陶瓷材料力学性能的影响

通过无压烧结制备了ZrO2-Si3N4复合陶瓷材料,并以排水法、SEM和DDL100型万能拉伸机进行表征。研究了ZrO2含量对Si3N4陶瓷的致密度、显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着ZrO2含量的增加,Si3N4陶瓷致密度增加;抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,当ZrO2含量达到10%时,Si3N4的抗弯强度和断裂韧性同时达到最大值,分别为362MPa和7.0MPa.m1/2。ZrO2增韧Si3N4陶瓷的机制为应力诱导相变。

Si_3N_4-TiN/BN层状陶瓷材料阻力曲线及其增韧机制的研究

通过压痕小裂纹直接量测法获得Si3N4-TiN/BN层状复合材料的阻力曲线 ,并采用指数经验公式拟合处理了实验数据 ,解释了各拟合参数的物理意义 .对层状复合材料阻力曲线所具有的独特的台阶状进行了分析 ,并对层状复合材料具有高韧性的机理作了深入的研究 .结果表明弱间层的层状结构具有明显的增韧效果 .这是由于弱间层的存在将出现裂纹偏转现象 ,吸收大量的断裂功 ,从而大幅度提高了裂纹的扩展容限 ,使断裂韧性有较大增长 .

纳米TiC对Si_3N_4基复合陶瓷材料性能和微观结构的影响

用热压法制备了纳米TiC增韧补强的Si3N4基复合陶瓷材料,研究了不同TiC含量对复合陶瓷材料力学性能与微观结构的影响.结果表明:纳米TiC颗粒的添加对复合材料的力学性能的提高是有利的,当纳米TiC的质量分数为15%时,复合材料具备较优的力学性能,其抗弯强度、断裂韧性、HV硬度分别达到895 MPa,8.03 MPa.m1/2,15.06 GPa;不同尺寸的SiN晶粒形成双峰结构,有利于复合材料性能的提高;其断裂机制为沿晶断裂和穿晶断裂的混合类型.

Si_3N_4陶瓷材料的高温氧化理论及其抗氧化研究现状

从热力学、动力学和整体控速过程探讨了氮化硅陶瓷材料高温氧化理论和氧化性质,阐述了表面改性技术对氮化硅抗氧化性能的影响,并对表面改性提高氮化硅抗氧化性能进行了展望。

低压铸造升液管用Si_3N_4/SiC复相非致密陶瓷材料显微结构和力学性能

以低压铸造用升液管为研究目的,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷。研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析。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晶须及未反应的Si。Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5wt%Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88%,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa。

Si_3N_4陶瓷材料的构筑及缺陷结构研究进展

Si_3N_4陶瓷作为结构陶瓷,以其优越的热力学稳定性能、化学稳定性能、机械性能及低密度结构等优点,在工程施工、电子元件、电工制品等领域具有广泛的应用价值。但Si_3N_4陶瓷材料在制备过程中具有杂质增强相凝聚、大晶体凸出、多大气孔等研究瓶颈,结合实际工程应用对Si_3N_4陶瓷材料本征缺陷及电子结构进行综述。系统阐述了国内外Si_3N_4陶瓷材料的研究现状及应用前景,介绍了当前Si_3N_4陶瓷材料的合成技术、研究方法等。根据工程材料的性能要求与缺陷标准,着重展望了Si_3N_4陶瓷材料在电子元件领域的应用前景与发展方向。

陶瓷材料的韧化及其增韧机理(二)——SiC、Si_3N_4陶瓷和陶瓷复合材料的韧化

本文主要综述了晶粒形状、晶粒大小、晶界特性、气孔率和超显微结构对SiC、Si_3^-N_4陶瓷韧化的影响规律及作用机制;另外还分析了陶瓷复合材料和晶须的强韧化机理,主要介绍了裂纹转向机理、晶须(或纤维)拉脱机理及复合增韧机理。

新型Si_3N_4/TiC_(nano)复合陶瓷材料的制备及性能

本文利用热压烧结方式制备了新型Si3N4/TiCnano复合陶瓷材料,对材料的配方及烧结工艺进行了优化,采用XRD、SEM等手段分析了材料的微观结构,研究了烧结条件对材料性能的影响机理。结果表明,所研究的材料具有良好的力学性能。

绝缘性陶瓷材料Si_3N_4的电火花加工特性研究

采用辅助电极法,在设定实验条件下,对绝缘性陶瓷材料Si_3N_4的电火花加工特性进行了实验研究,得出了电火花加工的加工电流、脉冲宽度和脉宽系数与加工速度和加工表面粗糙度之间的关系。

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-hBN复相陶瓷材料在海水环境中的摩擦学特性研究

通过热压烧结制备不同含量hBN的Si_3N_4复相陶瓷材料,利用MMW-1立式万能摩擦磨损试验机研究Si_3N_4-hBN复相陶瓷材料与Ti6Al4V钛合金在海水环境下的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)来观察分析材料的磨损形貌;同时采用EDS能谱仪对摩擦表面的元素分布进行定性分析并且对摩擦表面膜的元素分布进行定性分析.结果表明,hBN的加入降低了Si_3N_4陶瓷材料的物理力学性能;海水环境,20 N、1 000r/min条件下,纯氮化硅(0.467,1.01×10-5 mm^3/Nm)的摩擦因数和磨损率高于hBN含量为5%(0.411,5.58×10-6mm^3/Nm)和10%(0.417,6.55×10-6 mm^3/Nm)的Si_3N_4复相陶瓷材料,低于hBN含量为20%(0.505,2.07×10-5 mm^3/Nm)和30%(0.485,1.34×10-5 mm^3/Nm)的Si_3N_4复相陶瓷材料.当hBN含量为5%时,摩擦配副的摩擦因数和磨损率均最低,表明了Si_3N_4-5 wt.%hBN具有良好的摩擦学性能,这归因于TC4盘试样表面生成了具有润滑作用的SiO_2、TiO_2、Fe_2O_3、Al(OH)3和Mg(OH)2等物质,该物质不仅能改善配副摩擦的摩擦因数,还对摩擦表面起到了一定的保护作用.

Si_3N_4/(W,Ti)C复合陶瓷材料的制备及力学性能研究

采用热压烧结工艺制备了 Si3N4 /( W,Ti) C复合陶瓷材料 ,并对材料的配方及烧结工艺进行了优化。研究表明 ,材料中 ( W,Ti) C的体积分数为 35 %时 ,可以获得良好的力学性能 ,抗弯强度为 845 MPa,显微硬度达到 1 6.45 GPa,断裂韧性达到 7.0 MPa· m1/2。研究过程中采用 XRD、SEM分析了材料的微观结构及组分变化 ,研究了烧结条件对材料性能的影响机理 ,结果表明 。

新型Si_3N_4/TiC_(nano)复合陶瓷材料的性能与烧结温度的关系

利用热压烧结方式制备了新型Si3N4/TiCnano复合陶瓷材料,研究了纳米TiC对Si3N4基复合陶瓷材料的增韧补强作用与烧结温度的关系,通过对材料致密化程度和晶粒微观结构随烧结温度变化的研究,探讨了烧结温度对材料力学性能的影响机理。

用聚合物裂解制造Si_3N_4或Si_3N_4－SiC陶瓷材料

本文对国外用聚硅氮烷或其它聚合物裂解制造Ｓｉ２Ｎ４或Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ陶瓷材料的研究进行了扼要的综述，着重介绍了聚硅氮烷的制造方法，并展望了其应用前景。

碳纤维复合Si_3N_4陶瓷材料的制备及性能研究(英文)

为研究碳纤维（Cf）加入量对复合材料性能的影响,本研究以Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料,其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质,通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明：碳纤维在复合材料中分散均匀,且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中,碳纤维与Si3N4或其表面的SiO2层发生反应,生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当Cf加入量为2wt%时,Cf/Si3N4的热导率较高,为45.8 W/（m K）;而不添加Cf的样品,其热导率为37.1 W/（m K）。加入Cf后,Cf/Si3N4的断裂韧性有小幅提高,维氏硬度在16.6-16.8 GPa范围内变化。

高性能透波Si_3N_4-BN基陶瓷复合材料的研究

采用气氛压力烧结工艺 (GPS)研制出了高性能透波Si3 N4-BN基陶瓷复合材料。研究了BN含量对复合材料力学和介电性能的影响规律 ,分析了该材料的显微结构特点。实验结果表明 :含有 30 %BN的Si3 N4-BN复合材料 ,其室温抗弯强度 (σRT)为 16 0MPa ,弹性模量 (E)为 99GPa ,介电常数 (ε)为 4 0左右。

氮化烧结制备Si_3N_4-SiC复相陶瓷

以酚醛树脂作为结合剂,以冷等静压方法成型制备氮化烧结Si3N4-SiC复相陶瓷,研究了结合剂对坯体强度和生成材料物相组成的影响。坯体强度随酚醛树脂含量增加而提高,最高强度达到23MPa,实现坯体可直接机械加工。经过氮化烧结,生成材料物相中含有SiC,含量达到7.1%～15.7%,并观察到细小的等轴颗粒αSi3N4、棒状晶粒βSi3N4以及少量针状和晶须状Si3N4。SiC颗粒与Si3N4结合在一起,被Si3N4包裹。Si3N4-SiC复相材料的生成机理:300～600℃,酚醛树脂发生裂解,形成单质C,残碳率为50%;1000～1100℃,C开始与Si发生固相反应,形成SiC;1100℃后,Si开始发生氮化反应,生成Si3N4。

反应烧结温度对Si_3N_4-SiC材料性能的影响

以高纯绿SiC和Si粉为原料,用630t摩擦压力机成型为600mm×400mm×90mm的坯体,经远红外干燥后,以城市煤气为燃料,在20m3梭式窑中分别于1420和1500℃隔焰氮化烧成,对烧后Si3N4-SiC试样中心和边缘部位的理化性能(包括抗冰晶石侵蚀性能)和显微结构进行了检测和分析。结果表明:1)反应烧结Si3N4-SiC耐火材料中Si3N4的形成、分布和完全氮化等受诸多因素影响;要想使制品(尤其是尺寸较大的制品)的氮化比较完全,提高氮化烧成温度是非常有效的途经;2)制品中Si3N4分布不均匀:中心部位Si2N2O和游离Si的含量均较边缘部位的高,显气孔率也比边缘部位高约1%～2%;3)随着温度的升高,不可避免地出现Si的迁移,从而导致最终制品中Si3N4的分布不均匀,但这是否会影响制品的使用性能,尚需进一步研究。

h-BN/Si_3N_4陶瓷复合材料的断裂行为及断裂韧性

以亚微米级α-Si3N4和h-BN粉末为原料,Y2O3-Al2O3为助烧剂,采用热压烧结制备了h-BN/Si3N4陶瓷复合材料.研究3h-BN含量对h-BN/Si3N4陶瓷复合材料断裂韧性及其断裂行为的影响.结果表明:随着h-BN含量增加,柱状β-Si3N4晶粒的直径和长径比均下降;未加h-BN时,β-Si3N4陶瓷以沿晶断裂为主,添加体积含量为6%和8%的h-BN后,复合材料出现明显的沿晶和穿晶断裂,而添加10%h-BN的陶瓷复合材料则以沿晶断裂为主.随着h-BN含量增加,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的断裂韧性下降,但由于h-BN颗粒对裂纹扩展的影响,因而其下降程度不大.