高温氮化反应合成Ca-α-SiAlON

摘要

以Si粉、Al粉、Al2O3粉(α型和ρ型)和CaCO3为主要原料,采用高温氮化方法合成了Ca-α-SiAlON,并对氮化后的试样进行XRD、SEM以及EDS分析,计算出了各试样中Ca-α-SiAlON的相对含量.研究了氮化温度(1500 ℃和1550 ℃),保温时间(8 h、12 h和20 h),CaCO3用量(理论用量、过量10%、过量20%),添加剂种类(Y2O3、TiO2、Fe2O3)及加入量(2%、3%、4%),α-Si3N4晶种加入量(0、1%、3%、5%),Al2O3种类(α型和ρ型),Si粉和Al粉的用量(理论用量、过量10%)等工艺因素对Ca-α-SiAlON合成量的影响.结果表明:(1)在1550 ℃氮化反应12 h得到的合成产物中Ca-α-SiAlON的相对含量最高,可达72.5%,其他物相为β-SiAlON;(2)CaCO3加入量增多能够显著提高产物中Ca-α-SiAlON的相对含量;(3)添加剂 Y2O3、TiO2、Fe2O3均可促进Ca-α-SiAlON的合成,其中Y2O3的促进作用最明显,TiO2次之;(4)α-Si3N4晶种的引入能够显著提高 Ca-α-SiAlON的合成量;(5)Si粉和Al粉的量以及Al2O3种类对Ca-α-SiAlON的氮化合成影响不明显;(6)SEM分析结果表明,合成的Ca-α-SiAlON发育成柱状晶,长径比在3～10之间.