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本文系统研究了Ln–Si–Al–O–N五元体系中的几种新型氧氮化物材料的制备、结构和性能。包括:(1)JEM相Nd-Sialon正交阵列微晶的生长机理、不同形貌形的形成机制和单晶发光性能;(2)不同稀土(Ln=Ce、Pr、Nd和Sm)掺杂JEM相Ln Si6-zAl1+zOzN10-z的单晶结构解析、掺杂稀土种类对z值和晶体结构的影响;(3)Nd和Sm掺杂JEM相粉体的制备;(4)低温无压烧结致密Al N多型体复相陶瓷的制备、显微结构、力学性能和断裂机制;(5)新型“114”氮化物的制备和晶体结构研究。Nd-Sialon微晶阵列的生长机理为VLS和VS的协同机制,楔形晶和针形晶的形成取决于富Fe小球在晶体尖端的相对位置;在紫外光激发下Nd-Sialon单晶体可以发出峰值为405nm的蓝光。单晶结构研究表明,JEM相Ln-Sialon均为正交晶系,空间群为Pbcn,稀土元素Ln可以为La~Sm。各稀土掺杂的JEM相的z值不同且在很小的范围,从~1.0(La-JEM)降低到~0.2(Sm-JEM)。JEM相的晶胞参数随着稀土离子半径的减小而减小,而计算密度则为增加的趋势。另外,在相应的z值内,制备得到的Sm-JEM和Nd-JEM粉体纯度最高,分别为90.7wt%和97.1wt%。另外,通过对稀土氧化物的优化,成功地在1650°C温度下无压烧结制备获得致密Al N多型体复相材料,烧结机理为瞬时液相烧结,优化体系为Gd–Si–Al–O–N。该烧结温度比以往报导的热压烧结温度还低至少100°C,且所制备的材料的室温力学性能与热压烧结的Al N多型体材料相当。该复相材料由部分具有孪晶结构的板片状15R、六方状β-Sialon和晶界U相Sialon等组成。该材料的断裂模式为沿晶和穿晶断裂并存。首次合成得到“114”型氮化物Ln Al(Si4-xAlx)N7-y□yOδ单晶,并成功合成得到高纯度的La-114粉体。该氮化物为首例在非高压条件下合成、具有[Al N6]配位的无机化合物。单晶结构解析和中子衍射分析表明,其晶体结构属于六方晶系,空间群为P63mc,结构中的反立方八面体间隙为Ln,八面体间隙为Al,且四面体间隙为Si/Al,且少量氧(δ)可进入其结构中的八面体空穴。获得了27Al NMR数据作为直接证据,证明结构中[Al N6]配位的存在,其化学位移为1.6 ppm;并且表征了该新型化合物的XPS谱、高分辨透射电镜形貌和拉曼光谱等特征。归纳和对比了已报导的“114”型化合物和晶体结构差异。