氮化硅陶瓷改性與構(gòu)件精密成型.pdf

1、氮化硅和氮化硅/碳化硅是近年來被廣泛研究和使用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有耐高溫、抗氧化、導(dǎo)熱率高、抗熱震性能好等優(yōu)點(diǎn)，在鋁合金熔煉行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。 本論文針對(duì)三種典型構(gòu)件，通過成分設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)，采用冷等靜壓一反應(yīng)燒結(jié)的方法制備了性能優(yōu)異的氮化硅陶瓷和氮化硅/碳化硅陶瓷。采用三點(diǎn)彎曲、XRD、SEM和EDS等方法和設(shè)備對(duì)材料的微結(jié)構(gòu)、相組成和力學(xué)性能進(jìn)行了分析和測(cè)試，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： (1)研究α-SiC的

2、添加對(duì)Si<,3>N<,4>/SiC陶瓷復(fù)合材料各項(xiàng)性能的影響。以工業(yè)硅粉和α-SiC粉為原料，6.5﹪的酚醛樹脂為粘結(jié)劑，配成SiC含量為10﹪、30﹪、50﹪和70﹪的四組試樣，經(jīng)冷等靜壓-反應(yīng)燒結(jié)制備了Si<,3>N<,4>/SiC陶瓷復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著粉末中SiC含量的增加，材料燒結(jié)后的體積密度從2.41g/cm<'3>下降到2.23g/cm<'3>，顯氣孔率從17.6﹪上升到28.8﹪，室溫抗彎曲強(qiáng)度分別為109MP

3、a、92MPa、63MPa和37MPa。經(jīng)50次800℃至室溫空冷熱震后，四組材料強(qiáng)度保持率分別為78﹪、104﹪、106﹪和89﹪。制備出的Si<,3>N<,4>/SiC陶瓷中，Si3N4主要以針狀晶和等軸晶形式存在，氮化率隨SiC添加量的增加而提高。 (2)研究α-Si<,3>N<,4>的添加對(duì)Si粉燒結(jié)產(chǎn)物性能的影響。以工業(yè)Si粉和α-Si<,3>N<,4>粉為原料，PVA為粘結(jié)劑，配成α-Si<,3>N<,4>含量為10

4、﹪、20﹪、30﹪和40﹪的四組試樣，采用冷等靜壓．反應(yīng)燒結(jié)制備了氮化硅陶瓷。結(jié)果表明：隨著粉末中Si3N4含量的增加，燒結(jié)后材料內(nèi)部殘留硅的量降低，材料體積密度從2.27g/cm<'3>下降到2.04g/cm<'3>，顯氣孔率從23﹪上升到33.8﹪，室溫抗彎曲強(qiáng)度分別為119MPa、112MPa、146MPa和113MPa。經(jīng)50次800℃至室溫空冷熱震后，四組材料的強(qiáng)度保持率分別為82﹪、90﹪、87﹪和88﹪。制備出的Si<,3