论文总字数：20043字

摘 要

实验以SiC与Si₃N₄为原料，研究了SiC含量对Si₃N₄/SiC耐火材料性能的影响；还系统研究了Al₂O₃、Y₂O₃和粘土等烧结助剂的助烧机理以及对烧结制品性能的影响；最后对比分析了不同百分含量烧结助剂对烧结制品性能的影响。主要研究内容与结果如下：利用SiC与Si₃N₄为原料进行实验，结果表明：当SiC与Si₃N₄质量比为1:1时，烧成制品强度为150MPa，基本满足生产使用要求且成本较低；单独添加10wt%Al₂O_3、Y₂O₃和粘土对试样强度无提升；复合烧结助剂对试样强度的提升有明显作用，其中粘土/Al₂O₃烧结助剂性价比最高；添加粘土/Al₂O₃复合烧结助剂可以提高烧结制品的强度，结果表明：添加量为30 wt%时，烧结试样的抗弯强度最高，可达363.2MPa。

关键词：氮化硅 碳化硅 烧结助剂 强度

Preparation of high strength silicon nitride combined silicon carbide

Abstract

The raw materials of this experiment were SiC and Si₃N₄. The effects of SiC content on the properties of Si₃N₄ / SiC refractory materials were researched. The effects of Al₂O_3、Y₂O₃ and clayon the performance and mechanism were also analyzed. At last, the effects of different percentage of sintering additives on the properties of sintered products were analyzed. In this paper, extensive research was conducted in the following respects:Using SiC and Si₃N₄ as raw materials for experiment, the results show that when the SiC and Si₃N₄ mass ratio of 1:1, the strength of products is 150MPa, meet the production demand basically and lower cost;Add 10 wt% Al₂O₃. Y₂O₃ and clay alone ,the strength of specimen without ascension;Composite sintering additives have obvious effect to the promotion strength of specimen, the clay/Al₂O₃ sintering additives highest performance-to-price ratio;Adding clay/Al₂O₃ composite sintering additives can improve the strength of the sintered products, the results showed that the adding amount of 30wt%, the highest bending strength of sintered sample, can reach 363.2MPa.

Key Words: Silicon Nitride; Silicon Carbide; Sintering Additives; Strength

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 SiC陶瓷 1

1.2.1 SiC粉体的制备 2

1.2.2 SiC陶瓷的烧结 2

1.2.3 SiC陶瓷的应用 2

1.3 Si₃N₄陶瓷 2

1.3.1 Si₃N₄粉体的制备 3

1.3.2 Si₃N₄陶瓷的烧结 3

1.3.3 Si₃N₄陶瓷的应用 4

1.4 Si₃N₄/SiC材料 4

1.4.1 Si₃N₄/SiC材料的烧结以及机理 4

1.4.2 Si₃N₄/SiC材料的应用 5

1.5 本课题研究内容与意义 6

第二章 实验原料及仪器 7

2.1实验原料 7

(1)工业级纯SiC粉 7

(2)工业级纯Si₃N₄粉 7

(3)微米级Al₂O₃和Y₂O₃ 7

(4)苏州土 7

2.2 实验仪器 7

2.3材料性能测试与表征 8

2.3.1 体积密度与显气孔率 8

2.3.2 常温抗弯强度 8

2.3.3 X射线衍射分析 9

2.3.4 X射线荧光分析 9

第三章 烧结制备Si₃N₄/SiC耐火材料及其性能研究 11

3.1 引言 11

3.2 以硅锭线切割回收料为原料的实验 11

3.2.1 制备过程 11

3.3 烧结制备Si₃N₄/SiC耐火材料 12

3.3.1 SiC含量对Si₃N₄/SiC耐火材料性能影响的研究 12

3.3.1.1 实验内容 12

3.3.1.2 性能分析 13

3.3.2 烧结助剂对Si₃N₄/SiC耐火材料性能影响的研究 14

3.3.2.1 理论分析 14

3.3.2.2 实验内容 14

3.3.2.3 性能分析 15

3.3.3 粘土/Al₂O₃的含量对Si₃N₄/SiC耐火材料性能影响的研究 16

3.3.3.1 实验内容 16

3.3.3.2 性能分析 16

3.4 Si₃N₄/SiC耐火材料的XRD分析 17

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1.1 前言

SiC是共价键化合物,在一般工艺条件下很难烧结,通常需加入烧结助剂或通过第二结合相的包裹来获得致密的碳化硅烧结体。氮化硅、赛隆和氧氮化硅等氮化物均具有较高的强度、良好的抗热震性和抗氧化性,可作为SiC的第二结合相。其中Si₃N₄与SiC的性能接近,具有较高的热稳定性和化学稳定型，且Si₃N₄和SiC均为强共价键化合物，晶格结构均为四面体,是SiC材料的理想结合相^[1]。

Si₃N₄/SiC耐火材料同时具备Si₃N₄和SiC的优良性能，以及高温抗弯强度高、抗热震性好、热导率高以及热膨胀系数小等特点^[2]。Si₃N₄/SiC耐火材料一般通过反应烧结法制备，反应烧结主要以SiC与Si为原料，通过高温下坯体中的Si与氮气炉中的N₂反应生成Si₃N₄结合相，并与SiC晶相结合，从而得到烧结制品。与等静压烧结、热压烧结等方法相比，反应烧结制备Si₃N₄/SiC耐火材料的成本较低，烧结过程中坯体基本没有尺寸收缩，有利于制备复杂的烧结制品^[3-5]

1.2 SiC陶瓷

请支付后下载全文，论文总字数：20043字