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Si3N4-BN 复合材料的制备及抗震性研究

钱凡 , 李红霞 , 于建宾 , 杨文刚 , 刘国齐 , 李泉

耐火材料 doi:10.3969 /j.issn.1001 -1935.2015.01.008

以 Si 粉、h-BN、Si3 N4为原料，配制成 h-BN 添加量分别为20％、25％、30％（w）的混合料，经振动磨混合、等静压成型、氮化烧结（1400℃保温5 h），制成 Si3 N4－BN 复合材料试样。分析试样的物相组成，并检测其显气孔率、体积密度、常温强度、高温强度、弹性模量、热膨胀系数等性能指标；利用有限元分析软件 ANSYS 分析 w（h-BN）＝30％的试样在模拟薄带连铸条件下的抗热震性，然后采用熔融金属热冲击方法对不同温度（分别为650、750和850℃）保温30 min 烘烤后 w（h-BN）＝30％的试样进行抗热震试验。结果表明：1）随着 h-BN 添加量的增加，Si3 N4－BN 复合材料的烧结性能下降，强度、弹性模量、热膨胀系数减小。2）w（h-BN）＝30％的Si3 N4－BN 复合材料的抗热震性能可以满足现有薄带连铸生产的工况条件，有望成为热压 h-BN 的代替品。

关键词: 氮化硅 , 六方氮化硼 , 薄带连铸 , 侧封板 , 氮化烧结 , 反应烧结 , 抗热震性

氮化烧结制备Si3 N4 -SiC复相陶瓷

陈超 , 徐永东 , 张立同 , 成来飞 , 范尚武 , 刘小灜 , 夏卿

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2006.02.005

以酚醛树脂作为结合剂,以冷等静压方法成型制备氮化烧结Si3N4-SiC复相陶瓷,研究了结合剂对坯体强度和生成材料物相组成的影响.坯体强度随酚醛树脂含量增加而提高,最高强度达到23 MPa,实现坯体可直接机械加工.经过氮化烧结,生成材料物相中含有SiC,含量达到7.1%～15.7%,并观察到细小的等轴颗粒α-Si3N4、棒状晶粒β-Si3N4以及少量针状和晶须状Si3N4.SiC颗粒与Si3N4结合在一起,被Si3N4包裹.Si3N4-SiC复相材料的生成机理:300～600 ℃,酚醛树脂发生裂解,形成单质C,残碳率为50%;1000～1100 ℃,C开始与Si发生固相反应,形成SiC;1100 ℃后,Si开始发生氮化反应,生成Si3N4.

关键词: Si3N4-SiC , 酚醛树脂 , 氮化烧结 , 复相陶瓷

赛隆-刚玉-石墨复相材料的烧结性能、相组成和显微结构

周国红 , 李亚伟 , 李楠 , 李英利

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2004.06.001

以金属铝粉、硅粉、活性氧化铝微粉、刚玉细粉和鳞片石墨为主要原料,在流动N2气氛中于1400～1600℃制备了赛隆-刚玉-石墨复相材料,研究了其烧结性能及质量变化,同时借助XRD、SEM、EDS、EPMA等手段分析和观察了材料的物相变化和显微结构,并探讨了其反应过程.结果表明,石墨显著影响着原位氮化反应烧结制备赛隆-刚玉-石墨复相材料的烧结性能及质量变化.究其原因,与石墨参与反应有关:在Si-Al-Al2O3-C-N2体系中,1400～1500℃时,主要发生氮化反应形成B-SiAlON相,硅与石墨反应形成SiC相;同时,在1500℃时,硅可能大量蒸发形成气相,如Si(g)、SiO(g),其与CO或C反应形成针状碳化硅;1600℃时,氮化反应迅速,碳热还原反应加剧,部分β-SiAlON、Al2O3和碳进一步发生碳热还原反应形成15R.

关键词: 赛隆-刚玉-石墨复相材料 , β-SiAlON , 氮化烧结 , 碳热还原反应

MgAlON结合镁质和尖晶石质材料的烧结性能

王玺堂 , 汪厚植 , 张保国 , 孙加林 , 洪彦若

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2005.01.004

以镁砂或尖晶石为骨料,以Al-Al2O3-MgO混合粉为基质料,采用氮化烧结法制成MgAlON结合镁质和尖晶石质复合材料,研究了烧成温度和基质料中Al2O3、Al比(质量比,下同)和Al2O3、MgO比对试样烧结性能的影响.研究表明:以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随烧成温度的升高而提高,但以镁砂为骨料的试样在1400℃时烧结致密化程度最差;随着基质料中Al2O3、Al比的提高,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度基本上呈增加趋势,以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度则基本上呈下降趋势;当基质料中Al2O3、MgO比为2.33时,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度最差,而以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随着基质料中Al2O3、MgO比的提高而降低.

关键词: MgAlON , 氮化烧结 , 烧结性能 , 镁砂 , 尖晶石

石墨粒度对赛隆-石墨复相材料相组成和显微结构的影响

曹会彦 , 赵俊国 , 王文武 , 王建波 , 张新华 , 常谮

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2008.06.002

以氮化铝粉(w(AlN)=99%)、硅粉(w(Si)=99%)、活性氧化铝微粉(w(Al2O3>)=99%)和鳞片石墨为主要原料,在流动N2气氛下分别于1 480和1 550℃制备赛隆-石墨复相材料.研究了石墨粒度(300、125、45 μm)和烧成温度(1 480、1 550℃)对β-SiAlON合成率的影响,同时借助XRD、SEM等手段分析和观察了材料的物相变化和断口形貌.结果表明,在1 480和1 550 ℃下,石墨均阻碍了β-SiAlON的合成:在1 480℃,石墨阻碍了α-Si3N4向β-Si3N4转化,并且石墨粒度越小,阻碍作用越显著;在1 550℃,碳热还原反应加剧,石墨对15R-SiAlON的生成更有利,并且石墨粒度越小,生成15R-SiAlON的趋势越大.

关键词: 赛隆-石墨复相材料 , β-SiAlON , 氮化烧结 , 碳热还原反应

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