发泡对直接氮化制备氮化硅纤维材料显微结构和性能的影响

摘要

借助发泡法将气孔引入Si多孔坯体,使坯体的体积分别增加0、1、2、3倍,通过原位氮化工艺制备了氮化硅纤维材料,重点研究了发泡体积倍数对氮化硅纤维材料显微结构和性能的影响.结果表明:(1)发泡法引入气孔后,坯体中存在发泡孔、孔壁窗口、孔壁微孔三种孔结构.提高发泡倍数,试样中气孔率升高,孔壁窗口数量增多,N2易流通,有利于氮化反应的进行.(2)氮化硅纤维只能生长在材料的孔缝部位,引入的气孔为氮化硅纤维提供了足够大的生长空间,反应后试样孔中长满了絮状的氮化硅纤维.随发泡体积倍数增加,试样孔壁中生成的氮化硅由粒状转变为纤维状,形成了氮化硅纤维交织孔壁结构.(3)发泡法引入气孔后,材料的强度由孔壁提供.随发泡倍数增加,试样的气孔率升高,单位面积内孔壁的有效截面减小,导致材料的强度降低.