氮化硅陶瓷

摘要： 以Er_(2)O_(3)-Mg_(2)Si-Yb_(2)O_(3)为三元复合烧结助剂,制备了力学性能优异的高导热氮化硅陶瓷,研究了Er_(2)O_(3)-Mg_(2)Si-Yb_(2)O_(3)体系对氮化硅陶瓷致密化、微观结构、力学性能、热导率的影响。研究表明,当添加5%(质量分数,下同)Er_(2)O_(3)+2%Mg_(2)Si+4%Yb_(2)O_(3)烧结助剂时,烧结助剂对氮化硅陶瓷致密度与晶界相含量的平衡效果最佳,此时氮化硅陶瓷具有最佳性能:抗弯强度为765 MPa,断裂韧性为7.2 MPa·m^(1/2),热导率为67 W/(m·K)。在烧结过程中,只添加5%Er_(2)O_(3)+2%Mg_(2)Si的烧结助剂产生的液相量少且黏度高,不能使氮化硅陶瓷完成致密化;此外,当添加的Yb_(2)O_(3)含量超过4%时,烧结助剂产生大量的晶界相,降低了氮化硅陶瓷的性能。

摘要： 作为切削加工工艺研究体系中的核心要素,刀具技术的发展可为切削加工技术带来新的变革。在进行切削工作时,刀具需要承受很大压力、冲击力和热载荷,因此刀具材料必须具备高硬度、高耐热性、高强度和耐冲击性的特点。现阶段,新型刀具材料的应用逐渐增多,陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷、PCD和CBN等新材料正在替换硬质合金;在工业生产中,刀具涂层技术正在迅速发展,不同涂层材料的刀具对于加工效率和加工精度有着显著差异,目前应用最多的刀具硬涂层材料包括金刚石、类金刚石、以及TiCN和Al2O3等相关组合。

摘要： 氮化硅陶瓷不仅具有较高的力学性能还具有良好的透波性能、导热性能以及生物相容性能,是公认的综合性能最优的陶瓷材料。作为轴承球的致密氮化硅陶瓷广泛应用在机械领域;作为透波材料的多孔氮化硅陶瓷广泛应用在航空航天领域;随着对氮化硅陶瓷材料的深入研究,其在导热性和生物相容性方面的优异特性逐渐被科研工作者认识并得到开发和应用。本文详细阐述了氮化硅粉体的制备方法,并综述了氮化硅陶瓷作为结构陶瓷在机械领域和航空航天领域的研究进展,此外还介绍了其作为功能陶瓷在半导体领域、生物制药领域的研究和应用现状,最后对其未来发展进行了展望。

摘要： 氮化硅陶瓷具备耐腐蚀、耐磨损和耐高低温冲击的优良性能,常用于高超声速飞行器的热防护材料,激光武器是未来高超声速目标拦截和打击的主要技术手段。采用Nd3+:YAG固体脉冲激光器作为辐照源,热压烧结氮化硅陶瓷为靶材,中阶梯光栅光谱仪为探测器搭建实验系统,采集激光波长1064 nm,脉宽15 ns,不同能量(50 mJ~500 mJ)作用靶材的辐射光谱。基于美国标准技术与研究院原子光谱数据库对谱线指认,利用玻尔兹曼斜线法计算得到等离子体电子温度范围为6203 K~6826 K,斯塔克展宽法计算等离子体电子密度范围为8.40×10^(15)cm^(−3)~1.14×10^(16)cm^(−3),等离子体电子振荡频率为8.23×10^(11)Hz~9.58×10^(11)Hz,随着激光能量增加电子温度整体呈上升趋势,电子密度变化存在波动。

摘要： 氮化硅(Si3N4)是一种由硅和氮组成的共价键化合物,1857年被发现,到1955年,其作为陶瓷材料实现了大规模生产。氮化硅陶瓷具有金属材料和高分子材料所不具备的众多优点,如耐高温(在1200°C下抗弯强度可达350MPa以上)、耐酸碱腐蚀、自润滑等,在航空航天、国防军工、机械领域得到广泛应用。

摘要： 氮化硅是一种优良的轴承滚动体材料,其压制模具决定了氮化硅球制造的效率和质量.通过简化装卡方式优化模具结构,并使用冲击韧性更优良的CPM-3 V材料制造冲头,结合类金刚石镀膜技术,可以显著延长冲头球窝磨损周期,并同时解决安装难,易碰损、崩角问题,将现有氮化硅球坯的生产效率提高了2～4倍,配套6t粉末自动成型机,压制速率可达60～144粒/min.

摘要： 脉冲激光加工作为一种高材料去除率的非接触加工技术,相较于传统机械加工技术,在陶瓷复杂结构的制备方面有广泛的选择性.利用不同规格参数的脉冲激光在氮化硅表面加工出沟槽结构,并通过三维超大景深显微系统观察烧蚀后的表面形貌,以此阐述脉冲激光单项参数对于氮化硅陶瓷加工表面的作用.结果表明,激光功率的改变对于氮化硅陶瓷加工表面有着显著的影响,伴随激光功率的提升,其作用于材料的深度越大.当激光功率提升至35 W时,激光作用深度最高涨幅达181.3％.激光扫描速率的减慢对于沟槽表面质量提高同样具有积极作用,表面形貌会随着激光扫描速率的减慢而有所改善.

摘要： 以α-Si3 N4粉为原料,纳米级Y2 O3和Al2 O3为烧结助剂,采用气压烧结工艺制备氮化硅陶瓷球,研究了烧结助剂含量对氮化硅陶瓷球致密化及力学性能的影响.结果表明:随着烧结助剂含量的增加,氮化硅陶瓷球的相对密度逐渐增大,维氏硬度逐渐降低,断裂韧性不断提高;烧结温度为1750°C时,烧结助剂含量为8％的氮化硅陶瓷球综合力学性能最佳,其相对密度大于98％,维氏硬度、断裂韧性和压碎强度分别为1540 kg/mm2,6.3 MPa·m1/2和288 MPa.

摘要： 采用电场辅助烧结技术结合低熔点的烧结助剂,成功制备出致密的光固化氮化硅陶瓷。利用光固化增材制造技术成形的生坯具有粉末装载量低、孔隙率高的特性,调节烧结过程中烧结温度、保温时间等工艺参数可以有效地提高试样的致密度。在烧结致密化过程中,不同的应力指数n代表不同的致密化机理,通过简化后的烧结动力学模型,计算出所有试样的应力指数n均介于1到2之间,表明晶界滑移在光固化氮化硅陶瓷的致密化过程中起主导作用。在施加压力为30、40和50 MPa的条件下,光固化氮化硅陶瓷在烧结过程的表观活化能Qd分别为384.75,276.61,193.95 kJ/mol,说明压力的升高强化了试样的致密化过程。此外,光固化氮化硅陶瓷的维氏硬度和断裂韧性分别为HV10/10(1347.9±2.4)和(6.57±0.07)MPa·m^(1/2)。

摘要： 为研究BAS玻璃粉热处理温度对氮化硅陶瓷致密化的影响,以BAS玻璃粉作为烧结助剂,采用无压烧结技术制备致密化氮化硅陶瓷。介绍了在1100°C、1250°C、1400°C、1500°C温度下热处理10 h的四种BAS玻璃粉作为烧结助剂。通过XRD分析不同温度热处理后BAS微晶玻璃的相系转变,检测氮化硅陶瓷样品的体积密度、显气孔率、硬度和断裂韧性。结果显示:在1400°C热处理10 h后,BAS玻璃粉相系转变程度最大,单斜相钡长石含量最高,无压烧结成型的氮化硅陶瓷样品力学性能最优良。氮化硅陶瓷样品的体积密度为3.27 g/cm3、显气孔率为0.01%、硬度为12.46 GPa和断裂韧性为4.9 MPa×m1/2。

摘要： 以Si粉体作为起始原料,以Zr02-Y203-MgO作为三元烧结助剂体系,通过流延成型和低温无压烧结工艺制备高导热氮化硅陶瓷基片,研究了ZrO2的引入对于氮化硅尚瓷的低温烧结致密化和热导率的影响规律.实验发现,氧化锆的引入可以明显降低烧结温度,在1800°C.实现氮化硅陶瓷的无压烧结.材料的密度可以达到99％以上,热导率达到72w/m·K.

摘要： 工程陶瓷的崩碎损伤具有显著的突变不连续性,在微裂纹瞬间贯通形成宏观裂纹时,跨越了宏细观两个层次,表现出明显的临界行为特征.论文建立了氮化硅陶瓷崩裂损伤的准静态单晶压痕崩碎损伤实验系统,从能量和表面形貌两个方面分析了其临界行为特征，主要表现为:(1)在临近突变时，陶瓷材料内部的能量会呈幂律加速释放;(2)在临界现象时，材料内部空间联结长程性增加，损伤表面具有显著的自相似性和标度不变性。

摘要： 工程陶瓷材料由于其优异的耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、低密度、低膨胀系数等许多优良特性,在机械、电子、化工、军事、航空航天、生物工程等领域得到十分广阔的应用前景.另一方面,由于陶瓷的硬脆特性,使其成为典型的难加工材料,磨削加工是目前最常用的加工方法.磨削力在磨削过程中是一个非常重要的因素,但是磨削力的大小不能直接来调节,只能通过改变加工工艺参数来调节.笔者以氮化硅陶瓷为研究对象,通过改变砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度、有无磨削液等工艺参数.开展了大量的磨削工艺实验,分析了以上工艺参数对磨削力的影响规律,对氮化硅陶瓷平面磨削加工工艺的优化以及生产实践提供一定的参考价值.

摘要： 本文叙述了氮化硅陶瓷的发展趋势,特别强调了改进制造工艺,有可能提高其热导率而成为高热导率陶瓷家族中的一员.文中系统地介绍了氮化硅陶瓷与金属的接合工艺.试验结果表明:用活性法工艺.在国内首次成功地完成高气密性(Q≤10-11 Pa·m/s)和高强度(σ拉=144 Mpa)的Si3N4-Cu封接件.

摘要： 氮化硅陶瓷作为结构陶瓷材料,具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温性能以及良好的抗热震性能,广泛应用于航空航天、机械、电子、电力、化工等领域.通常粉料的性能对结构陶瓷有着重要的影响,采用喷雾造粒工艺可以制备出具备优异流动性和松装密度的粉体.笔者主要对氮化硅粉喷雾造粒工艺中影响粉料性能的各个因素进行了分析和探讨.

摘要： 本文采用Ti40Zr25B0.2Cu非晶钎料连接Si3N4陶瓷和304不锈钢,研究了Si3N4陶瓷/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/304不锈钢接头的界面组织结构,分析了钎焊温度和Cu箔厚度对接头力学性能的影响.研究结果表明:钎焊接头可能的界面结构为304不锈钢/FeTi/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Cu(s,s)/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Ti-Si+Zr-Si/TiN/Si3N4陶瓷.接头四点弯曲强度随钎焊温度升高急剧降低,在1223K时达到最大值76MPa;Cu箔厚度从500μm增加到1000μm,1223K时接头强度增加到90MPa.

摘要： 本文采用Ti40Zr25B0.2Cu非晶钎料连接Si3N4陶瓷和304不锈钢,研究了Si3N4陶瓷/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/304不锈钢接头的界面组织结构,分析了钎焊温度和Cu箔厚度对接头力学性能的影响.研究结果表明:钎焊接头可能的界面结构为304不锈钢/FeTi/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Cu(s,s)/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Ti-Si+Zr-Si/TiN/Si3N4陶瓷.接头四点弯曲强度随钎焊温度升高急剧降低,在1223K时达到最大值76MPa;Cu箔厚度从500μm增加到1000μm,1223K时接头强度增加到90MPa.

摘要： 本文采用Ti40Zr25B0.2Cu非晶钎料连接Si3N4陶瓷和304不锈钢,研究了Si3N4陶瓷/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/304不锈钢接头的界面组织结构,分析了钎焊温度和Cu箔厚度对接头力学性能的影响.研究结果表明:钎焊接头可能的界面结构为304不锈钢/FeTi/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Cu(s,s)/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Ti-Si+Zr-Si/TiN/Si3N4陶瓷.接头四点弯曲强度随钎焊温度升高急剧降低,在1223K时达到最大值76MPa;Cu箔厚度从500μm增加到1000μm,1223K时接头强度增加到90MPa.

摘要： 本文采用Ti40Zr25B0.2Cu非晶钎料连接Si3N4陶瓷和304不锈钢,研究了Si3N4陶瓷/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/304不锈钢接头的界面组织结构,分析了钎焊温度和Cu箔厚度对接头力学性能的影响.研究结果表明:钎焊接头可能的界面结构为304不锈钢/FeTi/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Cu(s,s)/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Ti-Si+Zr-Si/TiN/Si3N4陶瓷.接头四点弯曲强度随钎焊温度升高急剧降低,在1223K时达到最大值76MPa;Cu箔厚度从500μm增加到1000μm,1223K时接头强度增加到90MPa.

摘要： 本文采用Ti40Zr25B0.2Cu非晶钎料连接Si3N4陶瓷和304不锈钢,研究了Si3N4陶瓷/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/304不锈钢接头的界面组织结构,分析了钎焊温度和Cu箔厚度对接头力学性能的影响.研究结果表明:钎焊接头可能的界面结构为304不锈钢/FeTi/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Cu(s,s)/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Ti-Si+Zr-Si/TiN/Si3N4陶瓷.接头四点弯曲强度随钎焊温度升高急剧降低,在1223K时达到最大值76MPa;Cu箔厚度从500μm增加到1000μm,1223K时接头强度增加到90MPa.

摘要： 本发明涉及一种氮化硅晶须与氮化硅纳米线增强氮化硅基透波陶瓷制备方法，首先采用凝胶注模工艺制备Si3N4w‑Si生坯，经氧化除胶后在氮气气氛下高温氮化，使Si粉转化为Si3N4nw，得到Si3N4w‑Si3N4nw增强体预制体，然后采用聚合物浸渍裂解工艺(PIP工艺)在预制体中制备Si3N4基体，最终获得氮化硅晶须与氮化硅纳米线增强氮化硅基透波陶瓷。本发明分别通过调控浆料固相体积分数、浆料中Si3N4w与Si粉的相对含量，选择不同的Si3N4w和Si粉以及调控Si粉氮化工艺，实现对增强体总体积分数、增强体中Si3N4w与Si3N4nw的相对含量、Si3N4w与Si3N4nw的尺寸和形貌的设计与优化。因此，所制备氮化硅透波材料的显微结构和性能可设计性强。

摘要： 本发明涉及一种氮化硅晶须与氮化硅纳米线增强氮化硅基透波陶瓷制备方法，首先采用凝胶注模工艺制备Si3N4w‑Si生坯，经氧化除胶后在氮气气氛下高温氮化，使Si粉转化为Si3N4nw，得到Si3N4w‑Si3N4nw增强体预制体，然后采用聚合物浸渍裂解工艺(PIP工艺)在预制体中制备Si3N4基体，最终获得氮化硅晶须与氮化硅纳米线增强氮化硅基透波陶瓷。本发明分别通过调控浆料固相体积分数、浆料中Si3N4w与Si粉的相对含量，选择不同的Si3N4w和Si粉以及调控Si粉氮化工艺，实现对增强体总体积分数、增强体中Si3N4w与Si3N4nw的相对含量、Si3N4w与Si3N4nw的尺寸和形貌的设计与优化。因此，所制备氮化硅透波材料的显微结构和性能可设计性强。

摘要： 本发明公开了一种工艺简单、成本低，更加有利于实际生产应用的氮化硅基陶瓷体、及氮化硅基陶瓷表面原位自生成氮化锆涂层的方法。本发明所采用的技术方案是：一种氮化硅基陶瓷表面原位自生成氮化锆涂层的方法，其包括以下步骤：（1）配比原料，包括：氮化硅60‑85wt%、二氧化锆5‑30wt%、以及助烧剂5‑20wt%；（2）将步骤（1）中配好的原料进行混合均匀；（3）将步骤（2）中得到的混合物进行造粒；（4）将步骤（3）中得到的造粒材料进行压制成型；（5）将步骤（4）中得到的成型材料放在石墨瓷舟中进行烧结，所述烧结过程在惰性气氛环境下进行。

摘要： 本申请属于3D打印技术领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷浆料和多孔氮化硅陶瓷的制备方法。本发明所提供的氮化硅陶瓷浆料包括：聚氮硅烷液体30份、氮化硅粉体14.5～83份、烧结助剂2.5～9份、光固化树脂7～40份、光引发剂0.2～0.6份和分散剂0～0.9份。本发明还提供了一种多孔氮化硅陶瓷的制备方法，包括：将上述氮化硅陶瓷浆料依次进行光固化成型、脱脂、烧结。采用本发明方案得到的多孔氮化硅陶瓷气孔率和气孔大小可控，气孔均匀排布，尺寸精度高，成型效率高，制备工艺简单优化，可促进多孔氮化硅陶瓷在医疗、化工、电子等领域的应用。

摘要： 本申请属于陶瓷材料的技术领域，尤其涉及一种光固化氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法。本申请提供了一种光固化氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法，能有效解决传统的氮化硅陶瓷浆料的固相含量低，以及其光固化成型的单层固化厚度低的技术缺陷。本申请一种光固化氮化硅陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将氮化硅粉体溶液、烧结助剂溶液、分散剂和沉淀剂混合，得到沉淀溶液，并对所述沉淀溶液过滤得到混合固体；步骤二、对所述混合固体进行清洗后煅烧和球磨后，得到包覆粉体；步骤三、将所述包覆粉体、光固化树脂、光引发剂和分散剂混合，得到光固化氮化硅陶瓷浆料。

摘要： 本发明属于陶瓷材料的技术领域，尤其涉及一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料的制备方法包括以下步骤：步骤一、将氮化硅粉体加热处理，得到热氧化氮化硅粉体；步骤二、将所述热氧化氮化硅粉体与烧结助剂混合和干燥，得到干燥粉体；步骤三、将所述干燥粉体与树脂、分散剂、消泡剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。本发明具有以下优点：氮化硅粉体表面氧化处理成本低；显著提高氮化硅陶瓷浆料的固含量；减少氮化硅陶瓷浆料在光固化成型过程中的散射现象；减少氮化硅陶瓷浆料在光固化成型过程中所需的曝光时间，提高了成型效率；热氧化氮化硅粉体能促进烧结致密化及提高陶瓷性能。

摘要： 本发明公开了一种光固化氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷的制备方法，涉及陶瓷材料技术领域。本发明将树脂、光引发剂、增塑剂进行搅拌混合，得到光敏树脂；所述的树脂包括邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯，以及乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯中的一种或多种；树脂中邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯的含量为10～90wt％。本发明的制备方法能有效解决传统的氮化硅陶瓷浆料的固相含量低，以及其光固化成型的单层固化厚度低的技术缺陷。

摘要： 本发明公开了一种基于粉体改性的氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及制备方法，涉及氮化硅陶瓷技术领域。本发明通过对氮化硅进行氧化，并加入硅烷偶联剂进行改性，制备得到了光固化能力强、固含量高、粘度低、稳定性可靠的氮化硅陶瓷浆料，可以有效提高Si3N4陶瓷浆料的固化深度和稳定性；改善Si3N4陶瓷浆料的流变性能和润湿性。本发明的Si3N4陶瓷浆料适用于通过DLP打印制备出致密的Si3N4陶瓷零件。实验证明，该Si3N4陶瓷零件的抗弯强度、硬度、断裂韧性和导热率分别为：577.06±78.81MPa,12.65±0.71GPa,6.17±0.39MPa·m1/2和41.38W/(m·K)。可见，本发明采用DLP打印样品在性能上接近于冷等静压制作的样品。

摘要： 本发明属于氮化硅陶瓷技术领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷烧结的前处理方法，还涉及一种氮化硅陶瓷及其制备方法。本发明的氮化硅陶瓷烧结的前处理方法，包括以下步骤：在烧结容器中，将氮化硅坯体包埋入氮化硅粉体中，然后在氮化硅粉体表面覆盖盖板，之后在盖板上平铺二氧化硅粉；所述盖板为惰性耐火陶瓷板。本发明的前处理方法有效避免了氮化硅陶瓷在空气气氛烧结中的氧化，也可有效减少氮化硅埋粉的氧化，实现了氮化硅陶瓷在空气气氛中的烧结；并且所用氮化硅埋粉和二氧化硅粉容易分离，且可反复多次复用，可大幅降低埋粉消耗，减少成本。

摘要： 本发明涉及氮化硅陶瓷技术领域，尤其涉及一种制备氮化硅陶瓷的烧结助剂及其应用、氮化硅陶瓷的制备方法。本发明提供了一种制备氮化硅陶瓷的烧结助剂，包括A组分、B组分和C组分；所述烧结助剂的粒径≤100nm；所述A组分、B组分和C组分的质量比为(1～5)：(1～10)：(1～10)；所述A组分包括二氧化钛；所述B组分包括氧化硼、氧化镁或氧化钙；所述C组分包括稀土金属氧化物。所述烧结助剂可以有效的提高氮化硅陶瓷的力学性能。