廉价非金属资源合成环境友好Sialon/SiC复相陶瓷

以大量的固体废弃物金属尾矿和天然的可再生资源黄河泥沙为主要原料,利用炭黑作还原剂,采用碳热还原氮化法合成了Ca-α-Sialon/SiC复相陶瓷粉.用X射线衍射法测定产物相组成及相对含量,研究了合成温度和保温时间对反应过程的影响.结果表明:合成温度对Ca-α-Sialon/SiC陶瓷粉体的合成过程影响显著,随着合成温度升高,产物中Ca-α-Sialon相含量增大,1580 ℃时Ca-α-Sialon相含量达最大.保温时间对产物相组成的影响不十分显著,但较长的保温时间可以使还原氮化反应进行得更充分,保温8 h的试样中Ca-α-Sialon相含量达到了81%.合成过程中SiO的挥发导致试样较大的质量损失,且随着合成温度的升高和保温时间的延长而增大.     

蓝晶石原位合成氮化铝结合碳化硅复相材料

以天然矿物蓝晶石为原料,通过碳热还原氮化法(CRN)原位合成AlN结合SiC复相材料.通过将不同配比的原料与石墨混合(根据成分比例设定为30%和35%),在氮气气氛下分别于1500、1550和1600 ℃下进行烧结,确定了最佳的烧制温度为1600 ℃.在最佳烧结温度下进一步对比25%、30%和35%的不同石墨加入量的烧成结果.分别通过XRD和SEM对烧结后的样品进行物相分析和微观形貌表征,并分析样品中AlN和SiC的含量.结果表明,石墨还原剂的最佳添加量为25%.     

用耐火粘土废砖粉制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的研究

以耐火粘土废砖粉为原料,无烟煤为还原剂,研究了碳热还原反应制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的反应过程,探索了其工艺参数对其反应的影响.结果表明,在适当的碳和氧化硅摩尔比,不低于1600 ℃时可以合成Al2O3/SiC复相陶瓷.随着还原反应温度的升高,保温时间的延长,碳含量的适量增加,原料粒度越细,都可以有效的促进反应进行.催化剂的加入对碳热还原反应有一定的影响.SEM观察表明Al2O3/SiC复相陶瓷中,SiC交错分布在刚玉之间.     

无压烧结反应合成片状TiC晶粒

采用3TiC/Si/0.2A1粉体为原料,通过无压烧结反应合成了片状TiC晶粒.采用XRD、SEM和EDS对试样的物相组成、微观形貌和微区成分进行分析.结果表明,在1100～1200℃、保温2h,原料反应合成了主相Ti3SiC2,同时含有少量TiC、SiC相;当温度为1300℃时,Ti3SiC2开始明显分解;当温度升至1350℃时,试样中Ti3SiC2完全分解,产物主要由TiC相和少量SiC组成;六方TiC晶粒边长5μm.     

反应热压烧结Al4SiC4陶瓷的合成及力学性能

以铝粉、石墨粉和有机物聚碳硅烷(PCS)为原材料,采用预裂解及原位反应热压烧结的方法制备了Al4SiC4块体陶瓷.通过XRD,SEM,TEM及力学性能分析等测试手段对材料的结构及性能进行了分析研究.原料预裂解粉的XRD分析结果表明原料在预裂解后,反应产品主要为Al4C3和SiC的混合粉末.将预裂解后的Al4C3和SiC混合粉进行热压烧结,烧结产品经XRD分析表明最终物相主要为Al4SiC4相.Al4SiC4陶瓷的微观组织观察表明,Al4SiC4粒子形貌为板片状,在{0001}基面上分布有大量的层错.Al4SiC4陶瓷的室温弯曲强度随烧结温度的升高而增加,而断裂韧性则随烧结温度的升高而降低.     

工艺参数对含钛高炉渣合成(Ca,Mg)α''-Sialon-AlN-TiN粉的影响

以含钛高炉渣、硅灰、高铝矾土熟料和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法合成了(Ca,Mg)α'-SialonAlN-TiN粉.用X射线衍射法测定了产物相组成及相对含量,研究了合成温度和恒温时间对反应过程的影响,并对合成机理进行了探讨.结果表明:合成温度对(Ca,Mg)α'-Sialon-AlN-TiN粉的合成过程影响显著,随着合成温度升高,产物中α'-Sialon相含量增大,1 480℃时α'-Sialon含量达最大,是最佳的合成温度.恒温时间对产物相组成的影响不十分显著,但较长的恒温时间可使还原氮化反应进行得更充分,恒温8 h的试样中α'-Sialon含量最高,是较理想的恒温时间.合成过程中SiO的挥发导致试样较大的质量损失,且随着合成温度升高和恒温时间延长而增大.     

纯碳反应烧结碳化硅陶瓷材料连接

以纯碳质糊料连接PCRBSC基体,采用原位合成的方法焊接PCRBSC陶瓷.探讨了焊缝的碳含量、烧结温度对焊接强度的影响.研究表明,气孔和游离碳(fC)是影响焊缝强度的最主要原因.焊缝不含气孔和fC时,连接强度随焊缝中游离硅(fSi)的减少而增大.调节糊料的碳含量以控制fSi的含量;采用合适的涂覆工艺和1800℃高温烧结,当焊缝的厚度为35μm～50μm时,焊接强度达到460 MPa,且断裂发生在母材中.原位合成碳化硅焊缝具有与PCRBSC母材相似的物相结构是连接强度得以提高的原因.     

WC基体育器械用复合材料的制备及磨损性能研究

研究了烧结温度和SiC晶须含量对WC基体育器械用复合材料的显微形貌、抗弯强度、断裂韧性、硬度和摩擦磨损性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,当SiC晶须含量分别为0.4%和0.6%时,WC基复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着烧结温度的提高而呈现先增加而后降低的趋势,在烧结温度为1 400℃时取得最大值;随着SiC晶须含量的增加,SiC晶须改性WC基复合材料的硬度呈现先增加而后降低的趋势,在SiC晶须含量为0.4%时取得硬度最大值;随着载荷的增加,不同SiC晶须含量的WC基复合材料的摩擦系数整体呈现逐渐降低的趋势;在相同的载荷条件下,SiC晶须含量为0.4%时WC基复合材料的摩擦系数最小。     

Ti3SiC2/TiC复相陶瓷原位合成的研究

以Ti、Si和活性炭粉为主要原料,利用热压烧结工艺合成了Ti3SiC2/TiC复相陶瓷.研究了工艺条件尤其是不同保温保压时间对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合XRD、SEM和热力学分析等探讨了反应合成机理.结果表明:热压温度为1400℃,25MPa保温保压4h时,得到了均匀、致密的Ti3SiC2/TiC强夹层复合陶瓷,其中TiC颗粒均匀地分布在Ti3 SiC2陶瓷基体中;同时保温保压时间对Ti3SiC2/TiC的合成起关键作用.     

Al2O3-Si原料在还原气氛下的高温物理化学变化过程

以电熔刚玉和单质硅为原料压制成试样,分别在埋碳条件、1400～1600℃高温烧结,获得5个不同温度点合成样品,采用XRD分析技术研究试样的物相演变过程,对Al2O3-Si系原料在埋碳气氛合成过程中的物相变化和反应动力学机制进行了研究.结果表明试样中新生成的物相除了SiC和O'-Sialon外,合成温度在1550℃以下还存在SiO2相,1550℃以上则存在X-Sialon相.其反应过程是金属硅和氮气反应生成Si3N4,金属Si和CO反应生成SiO2和SiC;SiC和Si3N4又分别转化成Si2N2O;同时,Al2O3和Si2N2O固溶合成O'-Sialon.随着合成温度的升高,Al2O3和Si2N2O会进一步固溶生成X-Sialon.CO气体参与反应、合成温度和原料配比是控制Al2O3-Si系原料最终合成产物、产物的生成速度和生成量的重要因素.