Si3N4陶瓷

摘要： Si_(3)N_(4)陶瓷具有高硬度、高耐磨以及高抗弯强度等优异特性,常常被应用于冶金、化工以及航空航天等现代化领域。Si_(3)N_(4)的强共价键使其难以致密化,因此热压烧结和气压烧结是目前制备致密Si_(3)N_(4)陶瓷最常见的方法。然而极高的烧结温度以及较大的N_(2)压力需求等极其苛刻的制备条件限制了致密Si_(3)N_(4)陶瓷的基础探索研究和工业化生产应用。因此,本工作提出设计以传统空气电炉作为烧结装置,通过埋碳低温制备致密Si_(3)N_(4)陶瓷,研究该工艺条件下实验用坩埚、填埋Si_(3)N_(4)粉体以及烧结试样的物相变化和微观结构,结果表明:(1)Si_(3)N_(4)的分解使得坩埚表层生成不规则的SiC纤维堆积,较低的氧分压使所埋Si_(3)N_(4)粉体经烧结后仍存在较多Si_(3)N_(4)和少量Si_(2)N_(2)O;(2)烧结后的试样仅表面存在少量Si_(2)N_(2)O,而试样内部并未出现Si_(2)N_(2)O相;(3)1650°C低温烧结后试样致密度达到98%以上,显微组织均匀,且具有良好的性能。

摘要： 以Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)/MgO和Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度(1750、1800、1850°C)对气压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:以Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si_(3)N_(4)晶粒的形成。当烧结温度为1800°C时,以Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)为烧结助剂样品的致密度和力学性能最优,此时体积密度为3.24 g·cm^(-3),线收缩率为20.73%,强度、硬度和断裂韧性达到最大值,分别为821.9 MPa、14.25 GPa和7.16 MPa·m^(1/2)。

摘要： 为了提高Si_(3)N_(4)陶瓷的烧结致密度,采用振荡压力烧结工艺分别在1745和1775°C制备了Si_(3)N_(4)陶瓷,主要研究了Si_(3)N_(4)粉的粒度(平均粒径分别为0.4、2.0、2.3μm)对Si_(3)N_(4)陶瓷的显微结构和性能的影响。结果显示:1)在两种温度的振荡压力烧结工艺下,由三种不同粒度的Si_(3)N_(4)粉制备的Si_(3)N_(4)陶瓷的相对密度都很大,为99.65%~99.86%,彼此相差很小。2)由平均粒径为0.2μm的Si_(3)N_(4)粉在1745°C烧结制备的试样的微观结构最均匀,其β-Si_(3)N_(4)晶粒平均长径比、抗弯强度和维氏硬度均最大,分别达到5.0、(1364±65)MPa和(15.72±0.8)GPa;由平均粒径为2.3μm的Si_(3)N_(4)粉在1745°C烧结制备的试样的β-Si_(3)N_(4)晶粒的平均长径比、抗弯强度和维氏硬度均最小,分别为3.3、(846±49)MPa和(13.82±0.8)GPa。

摘要： 采用羟基化结合硅烷偶联剂(KH560)对氮化硅(Si_(3)N_(4))粉体进行表面功能化改性,配制出高固含量、高固化深度的Si_(3)N_(4)膏料,并基于立体光固化(SL)工艺制备了高强度的Si_(3)N_(4)复杂结构件。结果表明:Si_(3)N_(4)表面的KH560改善了粉体与树脂的相容性,降低了Si_(3)N_(4)膏料的粘度;同时,KH560的环氧基团(—CH(O)CH_(2))与环氧树脂(EA)通过化学键等方式相结合,形成了EA核壳结构,降低了树脂与陶瓷颗粒之间的折射率差,从而提高了Si_(3)N_(4)膏料的固化深度。表面羟基化处理后Si_(3)N_(4)表面吸附了更多的KH560,从而进一步降低了Si_(3)N_(4)膏料的粘度,提高了Si_(3)N_(4)膏料的固化深度。最终,用羟基化和KH560改性后的Si_(3)N_(4)粉体配制出的Si_(3)N_(4)膏料固含量达到50%(体积分数),固化深度达到64μm。烧结后Si_(3)N_(4)试样致密度为83%,断裂韧性为(4.38±0.45)MPa·m^(1/2),抗弯强度达到(407.95±10.50)MPa。

摘要： 通过阿基米德排水法、SEM、XRD、三点弯曲法、压痕法等手段,研究添加不同Re(Re=Sm,Er,Yb,Lu)阳离子半径的复合稀土氧化物助剂MoSi_(2)-Lu_(2)O_(3)-Re_(2)O_(3)制备氮化硅陶瓷的显微结构与力学性能。结果表明,氮化硅陶瓷的室温抗弯强度随添加的Re阳离子半径的增加表现出增大的趋势,最高达(952.1±59.1)MPa;氮化硅陶瓷致密度在98.6%—98.9%,维氏硬度均大于16 GPa,断裂韧性为(6.6±0.3)MPa·m^(1/2)-(7.1±0.2)MPa·m^(1/2);氮化硅陶瓷晶粒的长径比随添加的Re阳离子半径增加表现出增大的趋势,晶粒的径向尺寸随添加的Re阳离子半径的增加表现出减小的趋势。

摘要： 采用高纯度W箔中间层复合AgCuTi活性钎料对镍基高温合金(GH4169)与Si_(3)N_(4)陶瓷进行连接,系统研究接头的微观界面结构以及钎焊温度对GH4169/Si_(3)N_(4)钎焊接头组织和力学性能的影响。结果表明:采用AgCuTi+W复合钎料可实现GH4169/Si_(3)N_(4)钎焊接头的有效连接,其接头组织成分为GH4169/TiNi_(3)+TiCu+TiCu_(2)+Ag(s,s)+Cu(s,s)+W+TiN+Ti_(5)Si_(3)/Si_(3)N_(4);钎焊温度对接头组织和力学性能有显著影响。当钎焊温度较低时,液态钎料中的Ti元素扩散到陶瓷与钎料界面的较少,没有形成明显的反应层;当钎焊温度增加到880°C时,Ti元素富集在陶瓷侧反应生成厚度为2μm的TiN和Ti_(5)Si_(3)反应层,此时接头的剪切强度最高,达到190.9 MPa。随着钎焊温度的升高,脆性化合物增多,使接头的力学性能大幅降低;断口结果表明在剪切过程中,裂纹在中间层萌生,后扩散至Si_(3)N_(4)陶瓷基体内,最终在Si_(3)N_(4)母材内发生断裂。

摘要： 综述了一元烧结助剂、二元烧结助剂和三元烧结助剂对Si_(3)N_(4)陶瓷导热性能的影响。通过综合分析可知:烧结助剂的引入可降低Si_(3)N_(4)陶瓷的烧结温度,提高Si_(3)N_(4)陶瓷的致密度;也可降低Si_(3)N_(4)陶瓷中玻璃相和氧含量,从而使Si_(3)N_(4)晶粒长大,使晶粒接触更加紧密。进而有效改善Si_(3)N_(4)陶瓷的导热性能。其中,二元烧结助剂对Si_(3)N_(4)陶瓷导热性能影响最大,通过适量调整烧结助剂的含量或烧结助剂间的比例可得到热导率较高的Si_(3)N_(4)陶瓷。

摘要： 为选择与聚醚醚酮(PEEK)匹配良好的配副材料以适应干摩擦苛刻工况,利用销盘式摩擦试验机,对PEEK与Si3N4陶瓷、2507不锈钢、6061铝合金配副的干摩擦磨损性能进行研究.结果表明:3种摩擦副的摩擦因数和磨损率均随滑动速度的增大而增大;当PEEK与陶瓷材料配副时摩擦因数最大,PEEK表面犁削效应显著,磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主;当PEEK与2507不锈钢和6061铝合金配副时,犁削效应有所削弱,摩擦界面发生物质转移并形成黏附层,摩擦表面较为光滑,摩擦因数较低.研究表明,在干摩擦条件下,PEEK与6061铝合金配副在低转速下表现出更好的摩擦磨损性能,PEEK与2057不锈钢配副在高转速下的摩擦学性能更加出色.

摘要： 采用系列静动态力学性能实验装置,开展Si_(3)N_(4)陶瓷材料准静态压缩实验、分离式霍普金森压杆实验和轻气炮高速碰撞实验,获取材料静动态力学性能参数,确定材料本构关系。同时,以7.62 mm穿甲燃烧弹为防护目标,采用面板陶瓷+背板装甲钢的2种防护结构方案进行实弹测试,并进行侵彻过程的数值模拟。试验结果表明:Si_(3)N_(4)陶瓷具有良好的抗多发弹打击能力,仿真再现了陶瓷装甲抗弹丸侵彻过程的失效过程,得到了与试验一致的结果,验证了陶瓷材料本构参数的合理性。增加面板陶瓷厚度,装甲对子弹的磨蚀作用增强;增加背板装甲钢厚度,对陶瓷本体的支撑作用增强。

摘要： 采用系列静动态力学性能实验装置,开展Si3N4陶瓷材料准静态压缩实验、分离式霍普金森压杆实验和轻气炮高速碰撞实验,获取材料静动态力学性能参数,确定材料本构关系.同时,以7.62 mm穿甲燃烧弹为防护目标,采用面板陶瓷+背板装甲钢的2种防护结构方案进行实弹测试,并进行侵彻过程的数值模拟.试验结果表明:Si3N4陶瓷具有良好的抗多发弹打击能力,仿真再现了陶瓷装甲抗弹丸侵彻过程的失效过程,得到了与试验一致的结果,验证了陶瓷材料本构参数的合理性.增加面板陶瓷厚度,装甲对子弹的磨蚀作用增强;增加背板装甲钢厚度,对陶瓷本体的支撑作用增强.

摘要： 采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法，制备烧结助剂总量为8％(质量分数)，LaF3／MgO配比不同的Si3N4陶瓷，研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现，添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小，烧结温度区间变宽，当LaF3／MgO配比超过4：4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3／MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3／MgO比变化不大，但当比值超过1后，陶瓷中出现异常长大晶粒，抗弯强度下降。控制LaF3／MgO配比为3：5可以获得热导率为80 W／m·K，抗弯强度超过1000 MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。

摘要： 采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法，制备烧结助剂总量为8％(质量分数)，LaF3／MgO配比不同的Si3N4陶瓷，研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现，添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小，烧结温度区间变宽，当LaF3／MgO配比超过4：4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3／MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3／MgO比变化不大，但当比值超过1后，陶瓷中出现异常长大晶粒，抗弯强度下降。控制LaF3／MgO配比为3：5可以获得热导率为80 W／m·K，抗弯强度超过1000 MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。

摘要： 采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法，制备烧结助剂总量为8％(质量分数)，LaF3／MgO配比不同的Si3N4陶瓷，研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现，添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小，烧结温度区间变宽，当LaF3／MgO配比超过4：4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3／MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3／MgO比变化不大，但当比值超过1后，陶瓷中出现异常长大晶粒，抗弯强度下降。控制LaF3／MgO配比为3：5可以获得热导率为80 W／m·K，抗弯强度超过1000 MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。

摘要： 采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法，制备烧结助剂总量为8％(质量分数)，LaF3／MgO配比不同的Si3N4陶瓷，研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现，添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小，烧结温度区间变宽，当LaF3／MgO配比超过4：4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3／MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3／MgO比变化不大，但当比值超过1后，陶瓷中出现异常长大晶粒，抗弯强度下降。控制LaF3／MgO配比为3：5可以获得热导率为80 W／m·K，抗弯强度超过1000 MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。

摘要： 采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法，制备烧结助剂总量为8％(质量分数)，LaF3／MgO配比不同的Si3N4陶瓷，研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现，添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小，烧结温度区间变宽，当LaF3／MgO配比超过4：4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3／MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3／MgO比变化不大，但当比值超过1后，陶瓷中出现异常长大晶粒，抗弯强度下降。控制LaF3／MgO配比为3：5可以获得热导率为80 W／m·K，抗弯强度超过1000 MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。

摘要： 采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究连接温度、时间和压力等工艺参数对Si3N4陶瓷的接头界面结构以及强度的影响,并和同成分的常规钎料进行对比.研究结果表明;钎焊温度、保温时间和钎焊时施加的压力对钎焊接头强度均有影响,这种影响主要是通过对反应层结构和厚度的影响来体现的.Si3N4/(Ag72Cu28)96Ti4界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si化合物/Ag-Cu共晶,在相同的试验条件下,采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊的接头强度比常规钎料钎焊的接头强度提高37％.其原因主要在于急冷钎料形成的钎缝组织冶金质量及钎焊接头区域陶瓷和钎料相互作用程度的不同.

摘要： 采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究连接温度、时间和压力等工艺参数对Si3N4陶瓷的接头界面结构以及强度的影响,并和同成分的常规钎料进行对比.研究结果表明;钎焊温度、保温时间和钎焊时施加的压力对钎焊接头强度均有影响,这种影响主要是通过对反应层结构和厚度的影响来体现的.Si3N4/(Ag72Cu28)96Ti4界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si化合物/Ag-Cu共晶,在相同的试验条件下,采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊的接头强度比常规钎料钎焊的接头强度提高37％.其原因主要在于急冷钎料形成的钎缝组织冶金质量及钎焊接头区域陶瓷和钎料相互作用程度的不同.

摘要： 采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究连接温度、时间和压力等工艺参数对Si3N4陶瓷的接头界面结构以及强度的影响,并和同成分的常规钎料进行对比.研究结果表明;钎焊温度、保温时间和钎焊时施加的压力对钎焊接头强度均有影响,这种影响主要是通过对反应层结构和厚度的影响来体现的.Si3N4/(Ag72Cu28)96Ti4界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si化合物/Ag-Cu共晶,在相同的试验条件下,采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊的接头强度比常规钎料钎焊的接头强度提高37％.其原因主要在于急冷钎料形成的钎缝组织冶金质量及钎焊接头区域陶瓷和钎料相互作用程度的不同.

摘要： 采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究连接温度、时间和压力等工艺参数对Si3N4陶瓷的接头界面结构以及强度的影响,并和同成分的常规钎料进行对比.研究结果表明;钎焊温度、保温时间和钎焊时施加的压力对钎焊接头强度均有影响,这种影响主要是通过对反应层结构和厚度的影响来体现的.Si3N4/(Ag72Cu28)96Ti4界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si化合物/Ag-Cu共晶,在相同的试验条件下,采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊的接头强度比常规钎料钎焊的接头强度提高37％.其原因主要在于急冷钎料形成的钎缝组织冶金质量及钎焊接头区域陶瓷和钎料相互作用程度的不同.

摘要： 采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究连接温度、时间和压力等工艺参数对Si3N4陶瓷的接头界面结构以及强度的影响,并和同成分的常规钎料进行对比.研究结果表明;钎焊温度、保温时间和钎焊时施加的压力对钎焊接头强度均有影响,这种影响主要是通过对反应层结构和厚度的影响来体现的.Si3N4/(Ag72Cu28)96Ti4界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si化合物/Ag-Cu共晶,在相同的试验条件下,采用(Ag72Cu28)96Ti4急冷钎料钎焊的接头强度比常规钎料钎焊的接头强度提高37％.其原因主要在于急冷钎料形成的钎缝组织冶金质量及钎焊接头区域陶瓷和钎料相互作用程度的不同.

摘要： 本发明公开了一种非晶Si-B-C-N四元陶瓷前驱物的制备方法及其制该前驱物的装置，该制备方法首先采用含乙烯基的氯硅烷和硼烷为原料制得反应中间体，然后向反应中间体中通入氨气交联聚合制得非晶Si-B-C-N四元陶瓷前驱物，制得的前驱物中经红外光谱检测未发现氯化铵。通过该装置上部设置的多个接口，以及多孔陶瓷板，能够较为方便地与外部设置的多种气源、冷却系统、加热系统、回流系统等进行组合与拆分来制备不同化学产物。

摘要： 本发明涉及一种具有Si‑Y‑C三元陶瓷基体复合材料及制备方法，利用反应熔体渗透法，将硅‑钇合金引入陶瓷基复合材料，制得一种含Si‑Y‑C三元陶瓷基体的复合材料。该方法提高了引入稀土化合物的质量分数，实现了连续渗透和均匀分布；制备温度较低，有利于原有纤维或晶须等增强体性能的充分发挥。在保证复合材料力学性能的前提下，其抗水氧腐蚀性能提升100～200％，抗热震性能提升100～150％。不仅如此，该方法工艺简单可控，对设备要求低，有利于规模生产。

摘要： 本发明公开了一种采用Si‑Ti‑Ca三元复合薄膜对压电陶瓷表面进行改性的方法及其应用，针对水泥与压电陶瓷结构和性能的差异，选择Si‑Ti‑Ca三元复合溶胶在压电陶瓷表面提拉成膜，从而在压电陶瓷表面形成均匀、稳定、牢固的Si‑Ti‑Ca三元复合薄膜。附着该膜后，压电陶瓷接触角变小、亲水性好、结合力强，利于后期与水泥的结合；同时，压电陶瓷基底的压电常数和相对介电常数变化较小，介电损耗有所减小，不影响压电陶瓷的正常使用。

摘要： 基于四硼酸钾的Al‑Si‑Cu系铝合金表面复合陶瓷膜层的制备方法，以Al‑Si‑Cu系ADC12铝合金工件为阳极，以电解槽的不锈钢板为阴极，将工件阳极浸没于工作液中，然后在阴极和阳极之间施加双极性脉冲电，进行微弧氧化处理，使工作液中的四硼酸钾与ADC12铝合金基体中的铝发生等离子体化学反应，从而得到ADC12铝合金表面Al

摘要： 一种基于四硼酸钠的Al‑Si‑Cu系铝合金表面复合陶瓷膜层的制备方法，以Al‑Si‑Cu系ADC10铝合金工件为阳极，以电解槽的不锈钢板为阴极，将工件阳极浸没于工作液中，然后在阴极和阳极之间施加双极性脉冲电，进行微弧氧化处理，使工作液中的四硼酸钠与ADC10铝合金基体中的铝发生等离子体化学反应，从而得到ADC10铝合金表面Al

摘要： 一种基于四硼酸钾的Al‑Si‑Cu系铝合金表面复合陶瓷膜层的制备方法，以Al‑Si‑Cu系ADC10铝合金工件为阳极，以电解槽的不锈钢板为阴极，将工件阳极浸没于工作液中，然后在阴极和阳极之间施加双极性脉冲电，进行微弧氧化处理，使工作液中的四硼酸钾与ADC10铝合金基体中的铝发生等离子体化学反应，从而得到ADC10铝合金表面Al

摘要： 基于四硼酸钠的Al‑Si‑Cu系铝合金表面复合陶瓷膜层的制备方法，以ADC12铝合金工件为阳极，以电解槽的不锈钢板为阴极，将工件阳极浸没于工作液中，然后在阴极和阳极之间施加双极性脉冲电，进行微弧氧化处理，使工作液中的四硼酸钠与ADC12铝合金基体中的铝发生等离子体化学反应，从而得到ADC12铝合金表面Al

摘要： 本发明公开了一种非晶Si－B－C－N四元陶瓷前驱物的制备方法及其制该前驱物的装置，该制备方法首先采用含乙烯基的氯硅烷和硼烷为原料制得反应中间体，然后向反应中间体中通入氨气交联聚合制得非晶Si－B－C－N四元陶瓷前驱物，制得的前驱物中经红外光谱检测未发现氯化铵。通过该装置上部设置的多个接口，以及多孔陶瓷板，能够较为方便地与外部设置的多种气源、冷却系统、加热系统、回流系统等进行组合与拆分来制备不同化学产物。

摘要： 本发明涉及一种具有Si‑Y‑C三元陶瓷基体复合材料及制备方法，利用反应熔体渗透法，将硅‑钇合金引入陶瓷基复合材料，制得一种含Si‑Y‑C三元陶瓷基体的复合材料。该方法提高了引入稀土化合物的质量分数，实现了连续渗透和均匀分布；制备温度较低，有利于原有纤维或晶须等增强体性能的充分发挥。在保证复合材料力学性能的前提下，其抗水氧腐蚀性能提升100～200％，抗热震性能提升100～150％。不仅如此，该方法工艺简单可控，对设备要求低，有利于规模生产。

摘要： 本发明公开了一种采用Si‑Ti‑Ca三元复合薄膜对压电陶瓷表面进行改性的方法及其应用，针对水泥与压电陶瓷结构和性能的差异，选择Si‑Ti‑Ca三元复合溶胶在压电陶瓷表面提拉成膜，从而在压电陶瓷表面形成均匀、稳定、牢固的Si‑Ti‑Ca三元复合薄膜。附着该膜后，压电陶瓷接触角变小、亲水性好、结合力强，利于后期与水泥的结合；同时，压电陶瓷基底的压电常数和相对介电常数变化较小，介电损耗有所减小，不影响压电陶瓷的正常使用。